DE517868C - Verfahren und Vorrichtung zur Foerdermengenregelung von Brennstoffpumpen - Google Patents

Description

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fördermengenregelung von Brennstoffpumpen für Brennkraftmaschinen, insbesondere in kleinen Grenzen. Bekanntlich hat man die Fördermengenregelung bei bekannten Brennstoffpumpenbauarten dadurch durchgeführt, daß man eine größere Brennstoffmenge als die zur Einspritzung benötigte von einem Pumpen-

kolben ansaugen läßt und den Überschuß über die Einspritzmenge durch ein besonderes Organ, ζ. Β. Rückströmventil oder Saugventil, in den Saugraum zurückbeförderte. Mit steigender Umdrehungszahl und sinkendem Zylinderinhalt wird schließlich jedoch die je Arbeitshub der Brennkraftmaschine einzuspritzende Brennstoffmenge so klein, daß trotz der üblichen Ausführung, bei der eine größere wie die benötigte Menge angesaugt und der Überschuß wieder abgestoßen wird, die arbeitenden Teile, wie Kolben, Ventile oder Ventilfedern, so klein ausfallen, daß ihre Herstellung und die Beherrschung des Arbeitsvorganges, insbesondere die Fördermengenregelung, außerordentlich schwierig wird; handelt es sich doch bei rasch laufenden Brennkraftmaschinen kleinen Zylinderinhaltes bei der je Arbeitshub einzuspritzenden Brennstoffmenge um Größenordnungen von etwa 20 cmm und darunter. Diese kleinen Mengen müssen dazu noch bei Verringerung der Belastung bis nahezu auf die Hälfte herunter geregelt werden können. Eine für diese geringe Menge hergestellte Pumpe der bekannten Bauart ergibt dabei die bereits dargelegten Schwierigkeiten. Dazu kommt, daß schon bei größeren Brennstoffpumpen die Saug- und Rückströmorgane eine Quelle steter Unzuträglichkeiten sind, so daß sie bei Pumpen für ganz geringe Brennstoffmengen in noch höherem Grade zu Betriebsschwierigkeiten führen müssen.

Diese Schwierigkeiten bekannter Einrichtungen soll vorliegende Erfindung beseitigen. Gemäß der Erfindung werden zur Fördermengenregelung zwei in einem gemeinsamen Pumpenraum arbeitende Kolben von je Zeiteinheit verschiedenem Fördervermögen in ihren Förderphasen so verschoben, daß unabhängig von der jeweiligen Fördermenge der Pumpe einer der Kolben bei beendeter Förderung einen Verbindungskanal zur Brennstoffzufuhrleitung ungedrosselt freigelegt hat. Es findet also nicht mehr ein Über- oder Rückströmen der zuviel geförderten Brennstoffmenge über gesteuerte Organe statt, sondern es vergrößert der Kolben mit geringerem Fördervermögen den Pumpenraum in dem Maße, daß die Vergrößerung unter der Förderung des Kolbens mit größerem Fördervermögen liegt, so daß nur der Unterschied beider Räume der wirklieh geförderten Brennstoffmenge entspricht.

Brennstoffpumpen mit zwei in einem ge-

meinsamen Pumpenraum arbeitenden Kolben von je Zeiteinheit verschiedenem Fördervermögen sind an sich bekannt. Die bereits vorgeschlagenen Einrichtungen haben jedoch den. Nachteil, daß entweder bei beendeter Förderung die Verbindung zur Brennstoffzufuhrleitung über Organe freigelegt wird, die eine Drosselung bewirken, oder daß die ungedrosselte Verbindung erst eine gewisse Zeit nach beendeter

ίο Förderung freigelegt wird, so daß in den Zwischenzeiten im Arbeitsraum der Pumpen ein Unterdruck erzeugt wird, der zu Verdampfungen des zurückgebliebenen, an den Wänden haftenden Brennstoffilms und hierdurch zu Wirkungsgraderniedrigungen und Störungen der Einspritzvorgänge Veranlassung gibt. Dieselben Erscheinungen treten auf, wenn die Verbindung zur Brennstoffentnahmeleitung über drosselnde Organe freigelegt wird, weil hierdurch ebenfalls zeitweise Druckverminderungen im Arbeitsraum entstehen. Die Erfindung beseitigt- nicht nur jede Unterdrucksetzung des Arbeitsraumes, sondern gewährt weitere Vorteile dadurch, daß für die Füllung zwischen den Fördervorgängen außerordentlich lange Zeiten geschaffen werden, so daß sich der Wirkungsgrad der Pumpe hinsichtlich der Fördermenge verbessert.

Bei den bekannten Einrichtungen führen die Kolben nach Eröffnung der Brennstoffzufuhrleitung nur noch Bruchteile ihrer Gesamtbewegung aus, so daß in den hierdurch "bedingten kurzen Zeiten die gemäß der Erfindung gewährleistete vollkommene Füllung des Arbeitsraumes mit Brennstoff erschwert wird. Es sind auch schon Brennstoffpumpen bekannt geworden, bei denen in einem Teil des Regelbereiches die gemäß der Erfindung erreichten günstigen Verhältnisse eintreten.

Diesen Einrichtungen gegenüber tritt der Vorteil auf, daß der Verbindungskanal zur Brennstoffzuführleitung unabhängig von der jeweiligen Fördermenge der Pumpe ungedrosselt freigelegt wird.

Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung kennzeichnet sich dabei dadurch, daß an den Laufflächen der Brennstoffpumpenkolben Brennstoffzufuhrkanäle einmünden, die zur Fördermengenregelung zu einstellbaren veränderlichen Zeitpunkten von den Brennstoffpumpenkolben überschliffen werden.

Die Verschiebung in den Förderphasen der beiden Kolben kann auf die verschiedensten, an sich bekannten Arten erreicht werden. So kann der Antrieb mindestens eines der Brennstoffpumpenkolben über einen verschiebbaren Schrägnocken oder einen ähnlich wirkenden Körper erfolgen. Sind die Nockenerhebungen in der Verschiebungsrichtung des Schrägnockens gegeneinander versetzt, so kann auf diese Weise eine Förderphasenverschiebung zwischen den beiden Kolben eintreten. Aber auch die Fördergeschwindigkeit und damit das Fördervermögen je Zeiteinheit kann noch dadurch geändert werden, daß der Schrägnocken in seinen maßgebenden Querschnitten verschiedene Nockenerhebungshöhe aufweist. Die erforderliche Verschiedenheit im Fördervermögen der Kolben überhaupt kann dadurch herbeigeführt werden, daß sie bei gleicher Fördergeschwindigkeit verschiedene wirksame Kolbenflächen oder daß sie bei gleichen Kolbenflächen verschiedene Fördergeschwindigkeiten aufweisen; es können aber auch sowohl die wirksamen Kolbenflächen wie auch die Fördergeschwindigkeiten verschieden sein. Was für den Schrägnocken bei Nockenantrieb ausgeführt worden ist, gilt sinngemäß für den Exzenter- und den Hebelantrieb. Beim Exzenter kann die Richtung und das Maß der Exzentrizität, beim Hebel der Zeitpunkt des Angriffs am Hebel und der Hebelausschlag geändert werden. Die Förderphasenverschiebung kann aber auch dadurch bewirkt werden, daß der Antrieb mindestens eines der Brennstoffpumpenkolben z. B. über ein keilförmiges Antriebsglied erfolgt, dessen Lage im Verhältnis zu den anliegenden Gliedern der kinematischen Antriebskette des Kolbens in Keilrichtung verändert werden kann. Hierdurch wird im Verhältnis zur Mündungskante der Brennstoffentnahmeleitung im Arbeitsraum die Lage der steuernden Kante des Kolbens verändert. Es kann schließlich auch hier die kinematische Umkehrung bewirkt werden, indem die Mündungskante der Brennstoffentnahmeleitung im Arbeitsraum, beispielsweise durch einen Drehschieber mit schräg zur Bewegungsachse des Kolbens verlaufender Steuerkante, veränderlich ist. Schließlich kann auch mindestens einer der Brennstoffpumpenkolben, in dessen Hubraum die Brennstoffentnahmeleitung einmündet, am Kolbenkopf, d. h. an seiner wirksamen Kolbenfläche, eine Abschrägung aufweisen, die durch Verdrehung des Kolbens um seine Achse hinsichtlich ihrer steuernden Kante im Verhältnis zur Mündungskante der Brennstoffentnahmeleitung verändert werden kann. Es liegt im Wesen der Erfindung, daß außer den beispielsweise genannten Mitteln zur Förderphasenveränderung jedes Mittel im Rahmen der Erfindung bleibt, das ebenfalls eine Veränderung der Förderphasen der Kolben bewirkt.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens, und zwar gibt Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Brennstoffpumpenkörper mit den beiden Kolben und mit in die Hubräume mündenden Brennstoffentnahmeleitungen wieder; der Antrieb ist als unwesentlich weggelassen worden. Abb. 2a zeigt den seitlichen Ablauf der beiden Kolben-

bewegungen, Abb. 2b die wirksamen Förderhübe. Abb. 3 gibt den Ablauf eines Regelungsvorganges im Diagramm der Kolbenbewegungen wieder, während Abb. 4 und 5 beispielsweise Ausführungen der Vorrichtungen zur Verschiebung der Förderphasen darstellen.

In Abb. ι bewegen sich in dem gemeinsamen Pumpenkörper α zwei Kolben δ und c, die auf einen gemeinsamen Druckraum d wirken und die geförderte Brennstoffmenge über Druckventil e in die Brennstoffdruckleitung f fördern. Das Druckventil e arbeitet nicht im Sinne des Druckventils bei den üblichen Brennstoffpumpen, sondern sperrt nur den Arbeitsraum d von der Druckleitung f ab, um Schwingungen in der Druckleitung f zu vermeiden. Kolben δ bewegt sich nach der Kurve δ', Kolben c nach der Kurve c'; Kolben c hat also geringere Fördergeschwindigkeit und somit ein geringeres Fördervermögen wie Kolben b. Demgemäß wird bei den Druckhüben des Kolbens b eine Förderung von Brennstoff eintreten. Abb. 2b zeigt, daß die wirksamen Förderhübe in der Zeit if vor sich gehen, während in der Zeit t_s angesaugt wird. Dabei ist angenommen, daß die Brennstoffentnahmeleitung in den Arbeitsraum d unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils einmündet. In weiterer Durchführung der Erfindung münden nun in die Arbeitsräume bei A₁ und A₂ Brennstoffen tnahmeleitungen. Es zeigt sich, daß nunmehr trotz gleichbleibender Verschiebung der Förderphasen weit geringere Brennstoffmengen eingespritzt werden, weil in der Zeit t₂ und t_a eine der

Öffnungen A₁ und A₂ vom Kolben b oder c freigelegt ist, in der Zeit t_s sogar beide Öffnungen A₁ und A₂ offengelegt sind. Eine Förderung tritt also nur in den Zeiten I₁ — t/ ein, während in der Zeit t/ eine Auffüllung der Hubräume mit Brennstoff vor sich gehen kann. Abb. 3 zeigt im vergrößerten Maßstabe, wie sich eine Verschiebung der Förderphasen auswirkt. Der Kolben b befindet sich gerade in der Abwärtsbewegung, der Kolben c in der Aufwärtsbewegung; Kolben δ bewegt sich nach der Kurve δ', Kolben c nach der Kurve c'. In dem Zeitpunkt, in dem der Kolben δ den unteren Rand der öffnung A₁ überschleift, beginnt die Förderung. Der von dem Kolben δ in der Zeit I₁ = t/ zurückgelegte Hub h_b' ist größer wie der Hub h_c'', um den der nach oben gehende Kolben c den Arbeitsraum vergrößert, d. h. es findet eine wirksame Förderung auf dem Hub h_b' - _c' statt. Wird durch eine der später beschriebenen Maßnahmen die Bewegungskurve c' des Kolbens c im Verhältnis zu der des Kolbens b nach c₂" geändert, so ergibt sich, daß in der Förderzeit ty" vom Kolben δ ein Förderhub A^" zurückgelegt wird, während gleichzeitig der sich nach der Bewegungskurve C₂' verhaltende Kolben c den Arbeitsraum um den Hubraum A,." vergrößert; es entsteht also ein wirksamer Förderhub von der Größe h_b"-_c".

Die Mittel zur Verschiebung der Förderphasen können die verschiedensten sein. So kann beispielsweise nach Abb. 4 zwischen den Nocken g und dem Kolben e, der sich gegen Wirkung einer Feder / bewegt, ein keilförmiges Übertragungsglied i mehr oder weniger eingezogen werden, wobei das Maß der Einschiebung über Stoßstange ϊ und über den um 0 drehbaren Kurbelarm k vom Regler oder von Hand aus eingestellt wird; in der gestrichelten Lage i', i", k' der Teile arbeitet Kolben c nicht mehr nach der Kurve c", sondern nach der Kurve c'.

In Abb. 5 schließlich weist der Kolben c eine Abschrägung C₁ an seiner wirksamen Förderfläche auf. Er wird wieder über Nocken g bewegt, kann aber außerdem noch über sein Ritzel c₂ und über das in das Ritzel C₂ eingreifende, um den Bolzen p mittels des Lenkers u verstellbare Stirnzahnrad m um seine Achse verdreht werden. Dadurch ändert sich die Lage seiner schrägen, steuernden Kante C₁ im Verhältnis zur Mündungskante der Brennstoffentnahmeleitung A₂, so daß durch die vom Regler oder von Hand oder von einem sonstigen Einflußorgan aus eingeleitete Verdrehung des Kolbens bewirkt, daß dieser sich hinsichtlich seiner maßgebenden, steuernden Kurve nicht mehr nach der Kurve c", sondern nach einer Kurve c' bewegt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fördermengenregelung an Brennstoffpumpen mit zwei in einem · gemeinsamen Pumpenraum arbeitenden Kolben von je Zeiteinheit verschiedenem Fördervermögen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in ihren Förderphasen so verschoben sind, daß unabhängig von der jeweiligen Fördermenge der Pumpe einer der Kolben bei beendeter Förderung einen Verbindungskanal zur Brennstoffzufuhrleitung unge- drosselt freigelegt hat.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Laufflächen der Brennstoffpumpenkolben Brennstoffzufuhrkanäle (A₁, A₂) einmünden, die zur Fördermengenregelung zu einstellbaren veränderlichen Zeitpunkten von den Brennstoffpumpenkolben überschliffen werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eines oder beider Brennstoffpumpenkolben durch einen verschiebbaren Schrägnocken oder einen ähnlich wirkenden Körper erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eines oder beider Brennstoffpumpenkolben über ein

einstellbares keilförmiges Zwischenglied erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Brennstoff pumpenkolben an der Stirnfläche eine Abschrägung aufweisen, die durch Verdrehung des Kolbens um seine Achse den Zeitpunkt des Überschleif ens der steuernden Mündungskante des Brennstoffzufuhrkanals veränderlich einzustellen gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen