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Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen Bei Br ennkraftmaschinen,
insbesondere bei solchen mit geschlossenen, flüssigkeitsgesteuerten Einspritzdüsen,
entsteht leicht ein Nachtropfen des Brennstoffs an den Düsen, sofern nicht Maßnahmen
getroffen sind, dies zu verhüten. Am besten kann das Nachtropfen verhindert werden
durch Entlasten der Druckleitungen nach jeder Einspritzung. Man kann die Druckleitungen
bekanntlich entlasten entweder durch Vergrößern ihres Rauminhalts oder durch Zurücklaufenlassen
eines Teils des in sie geförderten Brennstoffs am Ende jedes Einspritzvorgangs.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzpumpe
für Brennkraftmaschinen, bei welcher der Einspritzvorgang durch Entlasten der Einspritzleitung
beendet wird. Es ist dabei in bekannter «'eise ein Ventil in der Einspritzleitung
vorgesehen, das während eines Anfangsteils des Entlastungsvorgangs von dem nach
Abschluß des Düsenventils in der Druckleitung herrschenden Flüssigkeitsdruck noch
so lange offen gehalten bleibt, bis dieser Druck auf ein mittleres - zweckmäßig
einstellbares -.Maß zurückgegangen ist.
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Um bei solchen Pumpen das Zurücklaufenlassen des hochgespannten Brennstoffs
bei allen Drehzahlen möglichst gleichmäßig zu gestalten, ist schon vorgeschlagen
worden, in die am Ende der Einspritzung aufgesteuerte Rücklaufleitung irgendein
Drosselorgan, z. B. ein federbelastetes Ventil, einzubauen, das die Spannung in
der Druckleitung nach jeder Einspritzung nur bis zu einem von der Federbelastung
dieses Ventils abhängigen Druck herabsinken läßt.
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Eine einfachere Lösung, bei der ebenfalls das Zurückschnellen des
beim Entlasten der Druckleitung zurücklaufenden Brennstoffs ausgeschlossen ist,
ergibt sich gemäß der Erfindung dadurch, daß das in der Druckleitung, vorzugsweise
möglichst nahe an ihrem Anfang, vorgesehene Ventil auch als Druckventil der Pumpe
dient und sein bewegliches Glied außer der die Druckleitung abschließenden Fläche
noch eine weitere Fläche besitzt, auf die der Flüssigkeitsdruck im öffnungssinn
des Ventils einwirken kann-Nach jeder Einspritzung wird somit der Druck in der Druckleitung
um den Unterschied zwischen, dem Düsenöffnungsdruck und dem Druck zum Offenhalten
des am Anfang der Druckleitung vorgesehenen Ventils herabgemindert. Wird der von
der Belastung der Düse und des Ventils abhängige Unterschied groß genug gemacht,
dann kann bei dichter Düse kein Nachtropfen mehr eintreten, denn die Schließkraft
der Düsennadel überwiegt stark den in der öffnungsrichtung wirkenden, in der Druckleitung
noch vorhandenen Flüssigkeitsdruck und preßt somit die Nadel fest und dicht gegen
ihren Sitz.
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Auf der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. r zeigt als erstes Ausführungsbeispiel eine einzylindrige Brennstoffpumpe
sowie die dazugehörige Düse im Längsschnitt.
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Abb. 2 stellt, ebenfalls im Längsschnitt, als
zweites
Ausführungsbeispiel wiederum eine einzylindrige Brennstoffpumpe dar.
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Die Abb. 3, 4 und 5 veranschaulichen als drittes Ausführungsbeispiel
eine Brennstoffpumpe mit Verteiler für zwei Düsen. Dabei zeigt Abb.3 einen Längsschnitt
nach der Linie .-1-B in Abb. 4., Abb. 4 einen Schnitt nach C-D in Abb.3; Abb. 5
dagegen ist eine Seitenansicht der Nocken.
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Das in Abb. 6 angegebene vierte Ausführungsbeispiel bezieht sich ebenfalls
auf eine Pumpe mit Verteiler; es zeigt eine besondere Steuerung für die Verteilerventile.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist -mit d ein Pumpenkörper
und mit b ein Kolben bezeichnet. Der Kolben befindet sich in der gezeichneten Stellung
in seiner inneren Notlage. Zwischen einer schräg zur Kolbenachse liegenden Steuerkante
c1 und einer zur Kolbenachse lotrechten Kante c" ist am Kolben ein Ringraum d ausgespart.
Die Endkante des Kolbens steuert einen mit dem Brennstoffbehälter verbundenen Kanal
e, die schräge Kante cl einen Kanal f, der mit e verbunden ist. Der Ringraum d ist
durch eine Längsbohrung g und eine Querbohrung h im Kolben mit dem Hubraum i der
Pumpe dauernd verbunden, so daß, wenn die Kante cl den Kanal f freigibt, der weiterhin
geförderte Brennstoff aus dem Raum i durch die Kanäle g, h und durch den Ringraum
d in die Leitung f und zurück zur Saugleitunge fließen kann.. Von dem Raum i führt
eine Leitung k zu einem Druckventil m, das außer der die Druckleitung abdichtenden
Fläche noch eine weitere Fläche r aufweist, an welcher der Flüssigkeitsdruck im
öffnungssinn einwirken kann.
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Vom Druckventil m aus geht eine Rohrleitung st zu einer geschlossenen,
flüssigkeitsgesteuerten Einspritzdüse o mit einer Düsennadel p. Durch die Düse spritzt
der Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
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Sowohl das Druckventil m als auch die Düsennadel p, die beide durch
den Brennstoffdruck von ihrem Sitz abgehoben werden können, sind durch die Kraft
von Schließfedern belastet. Die Schließfederkräfte sind so zu dem entgegenwirkenden
Brennstoffdruck abgestimmt, daß das Druckventil von einem geringeren Brennstoffdruck
offen gehalten werden kann als die Düsennadel.
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Die Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Die Fördermenge wird
verstellt durch Verdrehen des Kolbens im Sinn zier Pfeile I, derart, daß einer Drehung
in der Richtung des ausgezogenen Pfeils ein früheres öffnen des Kanals f entspricht.
Sobald nun der Brennstoffdruck unter den Schließdruck der Düsen sinkt, kann aus
der Druckleitung Brennstoff so lange zurückfließen, bis auch das Druckventil in
abschließt; das tritt ein, sobald der vorhandene, hauptsächlich auf die Fläche r
des beweglichen Druckventil-liedes einwirkende Druck in der Druckleitung so weit
herabgesunken ist, daß die Kraft der Ventilschließfeder überwiegt.
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.Nach dem Abschluß des Druckventils ist die Druckleitung genügend
entlastet, um ein Nachtropfen sicher zu verhindern. Die Entlastung ist für alle
Drehzahlen und Fördermengen gleichmäßig, und ein Zurückschnellen des Brennstoffs
aus der Druckleitung ist ganz ausgeschlossen.
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Um zu vermeiden, daß der Brennstoffdruck das Druckventil nach Art
eines Akkumulatorkolbens vor sich herschiebt, ist der Weg des Ventils durch einen
Anschlag g eng begrenzt.
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Die Düsennadel p und das bewegliche Ventilglied des Druckventils sind
ganz gleichartig ausgebildet, was im Hinblick auf die Herstellung und die Austauschbarkeit
Vorteile bringt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach Abb.2 unterscheidet sich vom ersten
nur durch eine andere Lage des Druckventils. Während dort das Druckventil so gebaut
ist, daß der öffnungsdruck des Brennstoffs auch an der Fläche r, also an einer verhältnismäßig
großen Ringfläche, angreift, kann hier der Brennstoffdruck zutlächst nur an der
kleinen Kreisfläche, die dem Querschnitt der Leitung k entspricht, angreifen, und
erst nach dem öffnen schaltet sich die Ringfläche r dazu. Der öffnungsdruck wird
hier also wesentlich größer sein müssen als der zum Offenhalten nötige Druck. Dieser
ist kleiner als der Düsenöffnungsdruck, jener jedoch kann den Düsenöffnungsdruck
stark überwiegen.
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Wie das flüssigkeitsgesteuerte Entlastungsventil bei Brennstoffpumpen
mit Verteiler auszubilden ist, zeigt das dritte und vierte Ausführungsbeispiel.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel nach den Abb. 3, 4 und 5 ist in Abb.
4 die eigentliche Brennstoffpumpe dargestellt. Der Kolben ist dabei mit io bezeichnet
und mit ii das Saugloch, durch das dem Kolben Brennstoff zuläuft, sobald er es beim
Saughub aufsteuert. Die Kolbenbewegung wird durch eine auf einer Antriebswelle 12
längsverschiebbar angeordneten Nockenscheibe 13 mit zwei gleich ausgebildeten Schrägnocken
14 erzeugt. Durch Verschieben der `ockenscheibe ist der Kolbenhub und damit die
Fördermenge regelbar. Der einwärts gehende Pumpenkolben fördert, nachdem er das
Saugloch überdeckt hat, Brennstoff über eine Nut 15 in einen aus Bohrungen 16 und
17 bestehenden
Verteilerraum, in dem zwei flüssigkeitsgesteuerte
Ventile 18 und i9 liegen, die den Verteilerrahm gegen die zu den Düsen führenden
Druckleitungen 2o und 21 abschließen. Da die flüssigkeitsgesteuerten Ventile 18
und i9 in dem gleichen Druckraum (Verteilerraum) liegen, aber zu verschiedenen vom
Takt des Arbeitsverfahrens abhängigen Zeitpunkten öffnen sollen, muß irgendeine
Steuerung vorgesehen sein, die diesem Takt -entsprechend nur dasjenige Ventil öffnen
läßt, dessen zugehörige Düse an der Reihe des Einspritzens ist. Um dies zu erreichen,
wird die durch je eine Feder 22 und 23 erzeugte Schließkraft der Verteilerventile
18 und i9 für das an die Reihe kommende Ventil herabgesetzt. Dazu ist folgende Einrichtung
getroffen: Auf der Antriebswelle 13 sitzt neben der Nockenscheibe 14 eine zweite
Nockenscheibe 24. Die Ventilschließfedern22 und 23 drücken unter Zwischenlage geeigneter
Teile zwei Rollen 25 und 26, die an zwei auf einer Achse 27 gelagerten Hebeln 28,
29 angeordnet sind, gegen zwei einander gegenüberliegende Stellen des Nockenumfangs
an. Solange von dem hauptsächlich aus zwei konzentrischen Bogenstücken zusammengesetzten
Nockenumfang derjenige Teil mit größerem Radius den Rollen 25 und 26 gegenübersteht
(Abb.3), sind die Schließfedern 22 und 23 stark gespannt, die Schließstücke also
hoch. Sobald und solange aber beim Weiterdrehen des Nockens der Teil mit dem kleineren
Radius unter einer der Rollen vorbeigeht, ist die Spannung der betreffenden Schließfeder
herabgesetzt, und zwar so weit herabgesetzt, daß das zugeordnete Ventil von einem
kleineren -Flüssigkeitsdruck offen gehalten werden kann als die Düse. Innerhalb
der Zeitspanne, in der die Spannungeiner Schließfeder verringert ist, erfolgt ein
Pumpendruckstoß. Der dabei geförderte Brennstoff öffnet das betreffende Verteilerventil
und die dazugehörende Düse. Beim folgenden Saug-hub schließt zunächst die
Düsennadel, und sobald der Druck in der betreffenden Druckleitung und im Verteilerraum
unter dem zum Offenhalten des noch unter herabgesetzter Schließkraft stehenden Verteilerventils
gesunken ist, schließt auch dieses.
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Das vierte Ausführungsbeispiel nach Abb.6 zeigt eine gegenüber der
in Abb. 3 dargestellten Einrichtung zum Nachlassen des Ventilschließdruckes geänderte
Anordnung. Will man bei der vorher beschriebenen Bauart sicherheitshalber große
Unterschiede zwischen dem hohen und dem herabgesetzten Schließdruck, so muß entweder
bei kleinem Weg die Schließfeder außerordentlich stark sein oder aber, wenn man
die Schließfeder schwächer halten will, sind recht große Wege nötig. Im ersten Fall
müssen die Bauteile recht kräftig sein; der zweite Fall dagegen ergibt eine Bauart,
die viel Platz braucht. Nach dem Beispiel nach Abb.6 kann man dagegen ohne diese
Nachteile einen großen Unterschied zwischen dem hohen und dein niederen Schließdruck
bekommen. Es kommen dort zwei Federn, eine starke 30 und eine schwache 31,
nacheinander zur Wirkung. Solange der hohe Schließdruck herrscht, wirkt nur die
starke Feder 30. Die Teile nehmen dann die in Abb. 6 angegebene Stellung ein. Setzt
die Steuerung aber den Schließdruck herab, so legt sich zunächst der untere Federteller
32 gegen den zweckmäßig verstellbaren Bund 33, der über den Stiel 34 mit dem oberen
Teller 35 der Feder 30 fest verbunden ist, so daß die Kraft der starken Feder
30 in dieser Stellung keine Wirkung mehr auf das Ventil 18 ausüben kann.
Nun wird noch um einen kleinen Betrag weiter nachgelassen, so daß die vorgespannte
schwächere Feder 31 den seither mit dem Zapfen 36 des Ventils i8 in Berührung stehenden
Federteller 35 vom Zapfen 36 wegdrückt. Um diesen kleinen Betrag kann sich dann
das Ventil 18 beim Druckhub der Pumpe öffnen: Die Art der Pumpe ist für die Erfindung
unwesentlich, wichtig ist nur, daß der Raum vor dem am Anfang der Druckleitungen
angeordneten Ventil am Ende der Einspritzung durch Zurücklaufenlassen oder durch
Inhaltsvergrößerung entlastet wird.