DE2449522C3 - Mehrstufige Membranpumpe zur Brennstoff-Förderung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Membranpumpe zur Brennstoff-Förderung bei Mehrzylinder-Zweitaktmotoren mit den im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Membranpumpe ist im wesentlichen bereits aus der US-PS 28 35 239 bekannt. Diese bekannte Membranpumpe ist jedoch nicht imstande, eine hohe Leistung abzugeben, was auf ein unzureichendes Arbeiten des Einlaßventils der Hauptförderkammer zurückgeführt wird. Als Folge eines ungenügenden Schließens des Einlaßventils werden vor dem Einlaßventil Druckverhältnisse hervorgerufen, die der angestrebten Brennstoff-Durchflußrichtung entgegengerichtet sind. Es versteht sich, daß dadurch eine unbefriedigende Förderleistung erreicht wird, was insbesondere im Vollastbereich des Motors zu Problemen führt.

Außerdem ist aus der US-PS 27 13 858 eine mehrstufige Brennstoff-Förderpumpe bekannt, die jedoch über keinerlei Einrichtungen verfügt, um die Schließbewegung des Einlaßventils der Hauptförderkammer zu unterstützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranpumpe der aus der US-PS 28 35 239 bekannten Gattung so auszubilden, daß selbst bei hohen Drehzahlen eine befriedigende Brennstoff-Förderleistung erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß durch das Vorschalten der Einlaßkammer die Druckdifferenz über das Einlaßventil so groß gemacht werden kann, daß der Schließvorgang des Einlaßventils rasener und wirksamer abläuft als bei den bekannten Membranpumpen. Das hat wiederum zur Folge, daß strömungsmäßig

ίο vor dem Einlaßventil ein hoher Saugdruck aufrechterhalten bleibt, der das angesaugte Brennstoffvolumen ohne Verzögerung in die Einlaßkammer fördert. Dazu sei erläuternd bemerkt, daß dank der synchron mit der Nachförderkammer, aber phasenverschoben mit der Hauptförderkammer arbeitenden Einlaßkammer stets dann, wenn das Einlaßventil schließen soll, in der Einlaßkammer sowie im Bereich der darüberliegend angeordneten ZuHußkammer ein Unterdruck aufrechterhalten bleibt Die Einlaßkammermembran wird, wie bereits erwähnt, phasenverschoben zur Membran der Hauptförderkammer betätigt was das Schließen des als Rückschlagventil ausgebildeten Einlaßventils unterstützt

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbdspiels näher erläutert
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Brennstoffpumpe für einen mit mehreren Zylindern ausgestatteten Zweitaktmotor 10 dargestellt, die den Brennstoff durch eine Brennstoffleitung 11 von einem Brennstoffbehälter ansaugt und unter Druck in die Brennstoffleitung 12 zum Motorvergaser fördert Die Pumpe weist ein Gußgehäuse 13 mit drei Kammern, eine Einlaßkammer 14, eine Hauptförderkammer 15 und eine Nachförderkammer 16 auf, die an ihrer Unterseite jeweils durch eine Membran verschlossen sind, wobei die Membran vorzugsweise aus einem einzigen Stück aus flexiblem Werkstoff gebildet ist. Zum besseren Verständnis ist die Membran jedoch mit drei Bezugszeichen 17, 18, 19 bezeichnet, da sie in bezug auf die einzelnen Kammern 14, 15 und 16 im Betrieb unterschiedliche Funktionen erfüllt. Die Kammern 14, 15 und 16 sind in der Beschreibung mitunter auch als membrangesteuerte Kammern bezeichnet. Die Membran ist mit Hilfe einer geeigneten oberen und unteren Dichtungsscheibe 21, 22 zwischen dem Gußgehäuse 13 und einem Gußgehäusedeckel 20 eingeklemmt, so daß

so die einzelnen Kammern 14, 15 und 16 gegenüber den entsprechenden den Flüssigkeitsdruck aufnehmenden Arbeitskammern 23, 24 und 25 abgedichtet sind, wobei sich die Arbeitskammern im Gußgehäusedeckel 20 unterhalb der Kammern 14,15 und 16 befinden.

Die Arbeitskammern 23 und 25 sind untereinander über einen Kanal 26 verbunden, der an einen einzelnen Steueranschluß 27 angeschlossen ist, während die Arbeitskammer 24 einen davon unabhängigen eigenen Steueranschluß 28 aufweist. Der sogenannte zweite Verbindungskanal 26 ist in der Zeichnung nur schematisch dargestellt, während die entsprechenden Steueranschlüsse 27 und 28 in der Praxis über flexible Leitungen 29 und 30 mit getrennten Kurbeigehäusekammern des Motors 10 verbunden sind. Die Verbindungsleitungen 29 und 30 sind mit der Bezeichnung »Phase A« bzw. »Phase B« bezeichnet, wodurch die Phasenverschiebung der Flüssigkeitsdruckschwingung gekennzeichnet werden soll, die über die beiden

Verbindungen zu den beiden Kurbelgehäusekammern des Motors 10 erzeugt wird.

An der oberen Wandung der membrangesteuerten Hauptförderkammer 15 sind mittels einer Klemmeinrichtung 33 ein Einlaßrückschlagventil 31 und ein Auslaßrückschlagventil 32 lösbar befestigt, die einen Brennstofffluß in der durch die dicken Pfeile gekennzeichneten Richtung ermöglichen. Das Auslaßrückschlagventil 32 mündet in eine obere Kammer 34 ein, welche über eine innenliegende Bohrung 35 mit der membrangesteuerten Nachförderkammer 16 verbunden ist, von welcher der Brennstoff unter Druck durch einen Auslaßanschluß 36 zur abführenden Brennstoffleitung 12 gelangt, die den Brennstoff dem Vergaser zuleitet

Auf der Eingangsseite der Pumpe ist mittels einer Schraube 38 eine Zuflußkammer 37 lösbar befestigt, welche die Bohrungen 39 und 40 der entsprechenden membrangesteuerten Kammern 14 und 15 übergreift, so daß eine Verbindungskammer gebildet ist, in welcher ein Brennstoffilter 41 angeordnet sein kann. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Brennstoffilter 41 als kegelstumpfförmiger Maschendrahtkorb ausgebildet, welcher an seinem Umfang durch den Rand der Zuflußkammer 37 unter Zwischenschaltung einer O-Ringdichtung 42 dichtend festgeklemmt ist Ein Zulaufanschluß 43, der mit der Zuflußkammer 37 aus einem Stück hergestellt ist, ermöglicht die Wartung des Filters 41, ohne daß der Leitungsanschluß von der Brennstoffleitung 11 getrennt werden muß.

Es sei kurz darauf hingewiesen, daß mit Ausnahme der membrangesteuerten Einlaßkammer 14 mit der Membran 17, der Arbeitskammer 23 und oberen Kammer 34 die beschriebene Vorrichtung dem bisher üblichen Typ entspricht.

Diese übliche Konstruktion ist jedoch, wie dies bereits ausgeführt wurde, unerwünschten Beschränkungen unterworfen, wenn eine hohe Leistung gefordert wird. Es wird angenommen, daß diese Beschränkungen einem unvollständigen oder ungenauen Aufsitzen des Einlaßrückschlagventiles 31 während der »Verschlußphase« seines Bewegungsablaufes zuzuschreiben sind. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen zusätzlichen membrangesteuerten Einlaßkammer 14 wird diese Schwierigkeit überwunden oder wesentlich verringert, da die Membran 17 der Einlaßkammer 14 in der Lage ist, jedesmal dann einen vorübergehend verringerten Druck zu erzeugen (in der Kammer 14 und innerhalb der Zuflußkammer 37), wenn das Einlaßrückschlagventil 31 auf seinem Sitz aufsitzen soll. Durch die Wirkung der Membran 17, der Einlaßkammer 14, die zur Wirkung der Membran 18 der Hauptförderkammer 15 phasenverschoben ist, wird ein größerer Differenzdruck in Bezug auf das Einlaßrückschlagventil 31 erzeugt, so daß dieses besser schließt Dieser verbesserte Wirkungsgrad ergibt sich trotz des Trägheitsverhaltens des Brennstoffes bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit.

Die Erfindung ist besser anhand einer Beschreibung der Funktionsweise der Brennstoffpumpe zu verstehen, wobei bei der Beschreibung von dem »trockenen« Zustand ausgegangen werden soll, bei welchem sich der ganze Brennstoff in dem Brennstoffbehälter befindet, und wobei vorausgesetzt wird, daß die Phasen A und B um 180° gegeneinander verschoben sind. Der von dem Starter durchgedrehte Motor 10 beaufschlagt die Membranen 17 und 18 der Einlaßkammer 14 und Hauptförderkammer 15 in Gegenphase, d. h. eine dieser Membranen bewegt sich in die eine Richtung, während sich die andere Membran in die entgegengesetzte Richtung bewegt Bevor der Brennstoff in der Zuflußkammer 37 ankommt, bewirkt die abwärts gerichtete Bewegung der Membran 17 der Einlaßkammer ein zwangsweises Schließen des Einlaßrückschlag-

)5 ventils 31 und erzeugt in der Zuflußkammer 37 einen Unterdruck, durch welchen der Brennstoff in die Brennstoffleitung 11 eingesaugt wird. Während der Aufwärtsbewegungsphase des Zyklus der Membran 17 der Einlaßkammer 14 befindet sich die Membran 18 der Hauptförderkammer 15 in ihrer Abwärtsbewegungsphase, und da die wirksame Arbeitsfläche der Membran 17 kleiner als diejenige der Membran 18 ist öffnet sich das Einlaßrückschlagventil 31 nicht nur augenblicklich, sondern die Zuflußkammer 37 ist noch einem resultierenden Unterdruck ausgesetzt so daß weiterer Brennstoff in die Brennstoffleitung 11 eingesaugt wird. Der Brennstoff wird nicht in die Brennstoffleitung zurückgedrückt, da jeglicher Druckanstieg in der Einlaßkammer 14 von dem in der Hauptförderkammer 15 herrschenden Unterdruck ausgeglichen wird. Es wird daher solange sich die Kurbelwelle dreht in der Brennstoffleitung 11 ein Unterdruck erzeugt wobei dies selbst während der Arbeitszyklushälften geschieht in welchen das Einlaßrückschlagventil 31 geschlossen ist Die Membran 17 der Einlaßkammer 14 bewirkt daher ein verbessertes Ansaugen des Brennstoffes und bewirkt ferner ein verbessertes Aufsitzen des Einlaßrückschlagventils 31, wenn der Brennstoff erst einmal die Pumpe erreicht hat Durch den verbesserten Sitz des Einlaßrückschlagventils 31 nimmt der Förderdruck und damit der Brennstoffdurchsatz bei einer Pumpe mit vorgegebenen Abmessungen zu. Wenigstens ein Teil der verbesserten Leistung der Pumpe kann der Membran 17 der Einlaßkammer 14 zugeschrieben werden, da diejenige Menge, die von der Membran 17 gepumpt wird, natürlich in der membrangesteuerten Hauptförderkammer 15 aufgenommen wird.

Die wirksamen Flächen sowohl der Membran 17 der Einlaßkammer 14 als auch der Membran 19 der Nachförderkammer 16 sind annähernd halb so groß wie die Fläche der Membran 18 der Hauptförderkammer 15. Die wirksame Fläche der Membran 17 der Einlaßkammer muß jedenfalls kleiner sein als die wirksame Fläche der Membran 18 der Hauptförderkammer, damit das von der Membran 17 der Einlaßkammer 14 gepumpte Brennstoffvolumen während des gleichen Zyklusabschnittes in die Hauptförderkammer 15 eingesaugt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Membranpumpe zur Brennstoff-Förderung bei Mehrzylinder-Zweitaktmotoren mit einer mit einem Ein- und einem Auslaßventil versehenen Hauptförderkammer und einer Nachförderkammer, bei der die Hubbewegung der Membran der Hauptförderkammer über einen ersten Kanal vom Druck einer ersten Kurbelgehäusekammer und phasenversetzt dazu die Hubbewegung der Membran der Nachförderkammer über einen zweiten Kanal vom Druck einer zweiten Kurbelgehäusekammer, steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptförderkammer (15) eine membrangesteuerte Einlaßkammer (14) vorgeschaltet ist und die Hubbewegung der Membran dieser Einlaßkammer (14) über eine Verbindung mit dem zweiten Kanal (26) ebenfalls vom Druck der zweiten Kurbelgehäusekammer steuerbar ist, daß eine die Einlaßkammer (14) und die Hauptförderkammer (15) miteinander verbindende Zuflußkammer (37) vorgesehen ist und an der Verbindungsstelle zwischen der Zuflußkammer (37) und der Hauptförderkammer (15) das Einlaßventil (31) angeordnet ist und daß die wirksame Fläche der Einlaßkammermembran (17) kleiner ist als die wirksame Fläche der Membran (18) der Hauptförderkammer.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche der Einlaßkammermembran (17) halb so groß ist wie die wirksame Fläche der Membran (18) der Hauptförderkammer (15).

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die drei Kammern (14, 15, 16) gemeinsame Membran (17, 18„ 19) vorgesehen ist. ι