DE582473C - Mehrzylindrige Brennstoffpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffpumpen für Verbrennungskraftmaschinen mit Kompressionszündung. Für die Regelung der Brennstoffeinspritzung in die Arbeitszylinder dieser Maschinen sind zwei verschiedene Arbeitsweisen üblich.

In einem Falle wird eine besondere Brennstoffpumpe für jeden Arbeitszylinder vorgesehen und mittels der Pumpe die Brennstoffmenge geregelt, die in den zugeordneten Zylinder während jedes Arbeitszyklus eingespritzt wird. Bei der anderen Bauart werden alle Arbeitszylinder mit mechanisch gesteuerten Einspritzventilen versehen, denen der

X5 Brennstoff durch eine gemeinsame Lieferleitung zugeführt wird, die gleichzeitig als Brennstoffspeicher dient. Die Brennstoffpumpe hat dann die Aufgabe, diese Lieferleitung voll öl auf dem gewünschten Druck zu halten. Wenn der Brennstoffbedarf der Maschine gering ist, muß also diese Pumpe geringere Brennstoffmengen · liefern als bei größerer Belastung der Arbeitsmaschine. Die Regelung der Kraftmaschine erfolgt also nicht mittels der Brennstoffpumpe; die Pumpe wird vielmehr nach dem Brennstoffbedarf der Einspritzventile geregelt.

Die Erfindung hezieht sich nun auf Brennstoffpumpen für Maschinen dieser letzteren Bauart, bei denen die Liefermenge der Pumpe von dem Druck in der Lieferleitung (Druckleitung) der Pumpe aus gesteuert wird. Derartige Pumpen werden vorteilhaft mit mehreren Zylindern ausgebildet,, um beispielsweise die Gleichmäßigkeit der Förderung zu erhöhen. Die Erfindung bezweckt, eine solche mehrzylindrige Brennstoffpumpe zu schaffen, bei der die Regelung der Liefermenge in Abhängigkeit vom Lieferdruck in besonders sicherer und einfacher Weise vorgenommen wird. Gemäß der Erfindung besteht die Brennstoffpumpe aus mehreren Kolbenpumpen, deren Plunger an ihrem einen Ende einen Kolben größeren Durchmessers tragen und ebenso wie der Kolben in Zylindern entsprechenden Durchmessers hin und her bewegt werden' und bei denen eine Verbindungsleitung zwischen dem größeren und kleineren Zylinder vorgesehen ist, und kennzeichnet sich dadurch, daß die Verbindung von den größeren zu den kleineren Zylindern mehrerer Einzelpümpen durch ein einziges Steuerventil, beherrscht wird, welches einerseits von dem Druck in der Pumpendruckleitung (Lieferseite), andererseits und in entgegengesetztem Sinne durch

eine z. B. durch eine Feder ausgeübte Kraft in der Weise beeinflußt wird, daß es, solange der Einfluß dieser Kraft den des Brennstoffdruckes überwiegt, die Verbindung zwischen den größeren und kleineren Zylindern freigibt, bei Ansteigen des Brennstoffdruckes über einen bestimmten Wert jedoch entgegen der Belastungskraft in eine Stellung bewegt wird, in welcher es die Verbindung zwischen ίο den größeren und kleineren Zylindern unterbricht, wobei die von den größeren Zylindern gelieferten Brennstoffmengen durch ein sich hierbei selbsttätig öffnendes Absperrorgan abgeleitet werden.

Die Erfindung vermeidet also die betriebs-, unsichere Saugdrosselung, wie sie zur Regelung ähnlicher Pumpen bereits vorgeschlagen wurde. Andererseits verbraucht eine erfindungsgemäß aufgebaute Pumpe bei geringer Fördermenge nicht unnötig viel Arbeit, da das Überströmen nicht von der Druck- zur Saugseite, sondern von einem Zwischendruck aus erfolgt. Schließlich ist nur ein einziges Steuerventil für mehrere Zylinder vorgesehen, so daß auch die Steuerung wesentlich vereinfacht ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein gemeinsames Steuerorgan bei Brennstoffpumpen vorzusehen, deren einzelne Zylinder verschiedenen Arbeitszylindern zugeordnet sind, die also für Verbrennungskraftmaschinen bestimmt sind, bei denen die Pumpe die Regelung der Brennstoffeinspritzung übernimmt. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird dagegen dieses Steuerventil.vom Druck auf der Lieferseite der Pumpe gesteuert, und die Ausbildung dieses Ventils weicht daher von der bekannten Bauart vollkommen ab.

Der Zweck der Ausbildung der Pumpe mit Plungern, die an ihrem einen Ende einen Kolben größeren Durchmessers tragen, ist von dem Zweck, die eine solche Ausbildung bei bekannten Brennstoffpumpen hat, verschieden. So wurde eine derartige Ausbildung beispielsweise gewählt, um eine genügende Abdichtung des Hochdruckplungers zu erhalten. Bei einem anderen Vorschlag, bei dem es sich um die Förderung nicht schmierender Brennstoffe handelte, sollte der zweite Kolben zur Abdichtung und Schmierung der Führungen dienen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Steuerventil aus einem hohlen zylindrischen Körper besteht, der zwei Teile verschiedenen Außendurchmessers aufweist, deren Differenzfläche dem Brennstoffdruck ausgesetzt ist und das durch eine dem Brennstoffdruck entgegengesetzt wirkende Feder belastet ist. 6a Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Steuerventil über einen Hebel auf ein die Verbindungsleitungen der Räume, welche die Plunger und Kolben enthalten, überwachendes und unter Federdruck stehendes Hilfsventil einwirkt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

Abb. ι einen teilweisen Schnitt durch eine dreizylindrige Pumpe gemäß der Erfindung,

Abb. 2 einen Schnitt durch die um 90⁰ gedrehte. Pumpenanordnung,
Abb. 3 eine Draufsicht.
Abb. 4, 5 und 6 sind Schnitte nach den strichpunktierten Linien A-A, B-B und C-C in Abb. 2.

Abb. 7 zeigt einen Schnitt durch den Pumpenkörper nach der strichpunktierten Linie D-D in Abb. 5,

Abb. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer zweizylindrigen Pumpe gemäß der Erfindung,

Abb. 9 eine Draufsicht auf eine Pumpe nach Abb. 8 (der Schnitt in Abb. 8 ist nach der Linie 2-2 in Abb. 9 geführt),

Abb. 10 einen Schnitt nach der Linie 1-1 in Abb. 9.

Abb. 11 und 12 zeigen Schnitte nach den Linien 3-3, 4-4 in Abb. 10,

Abb. 13 und 14 Schnitte nach den Linien 5-5 in Abb. 8 und 6-6 in Abb. 12.

In dem in den Abb. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist α der Hauptpumpenkörper. In diesem sind sowohl die Zylinder für die Kolben und Plunger als auch entsprechende Räume zur Aufnahme des Steuerventils sowie auch, die notwendigen Vierbindungsleitungen angeordnet. Der Hauptpumpenkörper α ist auf der die Antriebsmittel enthaltenden Kurbelwanne w aufgesetzt. Für die Hauptplunger c sind drei zylindrische Kammern b vorgesehen. Diese Plunger liegen in gleichen Abständen voneinander rings um die Mittelachse des Körpers α (Abb. 4 und 5). In einer anderen Kammer d (Abb. 7), die sich parallel zur Achse des Körpers α erstreckt, ist ein hohles zylindrisches Steuerventilie vorgesehen,, das in seiner Mitte abgesetzt ist und so zwei Teile etwa gleicher Länge, aber verschiedener Durchmesser aufweist. Aus Abb. 7. ist ersichtlich, daß der untere Teil des Ventils 2 etwas geringeren Durchmesser als der obere hat. Rings um die Übergangsstelle der beiden Ventilteile ungleichen Durchmessers ist in dem Pumpenkörper α eine Nut f vorgesehen, die mittels einer Bohrung g im Körper α mit der Lieferreitung/i der Pumpe in Verbindung steht. Dieses Rohr h ist vorzugsweise in der Mitte des Zylinderblocks an dessenOberseitebef estigt. Die Lieferleitungh kommuniziert mit jeder der Kammern b, welche die Plunger c enthalten,

mittels Leitungen y, ist aber gegen die Plunger durch je ein Rückschlagventil i abgeschlossen. Jeder Plunger c ist an seinem >einien Ende mit einer zylindrischen,, kolbenartigen Verdickung k versehen, die in einer im Zylinderblock vorgesehenen zylindrischen Kammers sich hin und her bewegt. Jeder dieser Kolben ist durch einen Lenker/ mit einer Antriebskurbel m, einem Exzenter,

ίο einem Nocken o. dgl. verbunden.

Jeder der Teile k bildet den Kolben einer Niederdruckpumpe, durch dessen Bewegung flüssiger Brennstoff aus einem Vorratsbehälter durch eine Saugleitung η und Durchlässe j in die Kammer ζ gesaugt und von dieser mittels der nachfolgend beschriebenen Leitung/» zu den Steuerventilen e gedrückt wird, von wo er den Hauptplungern zugeführt werden kann. Die Anordnung der Durchlässe s im Pumpenkörper α ist aus Abb. 6 zu entnehmen. Während des ersten Teiles des Förderhubes jedes Kolbens k schließt er die ihm zugeordnete Leitung s, durch welche flüssiger Brennstoff in den Zylindern eingeflossen ist. Anschließend wird das Öl durch den Niederdruckkolben k über ein Rückschlagventil 0 (Abb. 7) und durch eine Leitung p nach dem Steuerventil e gedrückt. Die Führung der Leitungen ρ im Körper α ist aus Abb. 5 zu ersehen. Nachdem der Brennstoff das Steuerventil durchströmt hat, wird er durch Leitungen q und r (Abb. 2, 4, 7) zu den die Hochdruckplunger c enthaltenden Kammern gefördert. Die Mündungen der Leitungen?· in den Kammern b sind so angeordnet, daß sie von den Plungern c im Laufe des Förderhubes verschlossen werden. Wenigstens eine dieser Kammern ist immer offen, da die drei Plunger nacheinander auf Grund einer Versetzung der Kurbelgelenke m o. dgl. um etwa 120⁰ wirksam werden.

Es sei angenommen, daß bereits öl in die den Plunger c enthaltende Kammer durch die zugehörige Leitung/- befördert ist. Dann wird der Kolben c bei seiner Aufwärtsbewegung diese Leitung r verschließen, ehe öl in die Lieferleitung h (Fig. 2) geliefert wird. Nach dem Abschluß wird das öl durch das Rückschlagventil i und durch die Leitungen y in diese Leitung h gedrückt.

Das Steuerventil e (Abb. 7) steht unter der Wirkung .eimer Feder u, die auf die 'eine Stirnfläche des Steuerventils einwirkt. Die Vorspannung dieser Feder« ist !einstellbar, und zwar mittels eines Schraubenbolzens 15, der durch einen'Schlüssel oder Hebel 16 verstellt werden kann. Die Abdichtung des Raumes des Steuerventils an der Durchführungsstelle des Schraubenbolzens 15 ist durch eine Stopfbüchse 21 bewerkstelligt.

Der Pumpenlieferdruck wirkt auf das Steuerventil über die Leitung g an der Ringnut/ ein. Infolge der Durchmesserdifferenz der beiden zylindrischen Teile des Steuerventils e entsteht eine resultierende Kraft, die' bei einem vorbestimmten Wert des Lieferdruckes durch die Feder u ausgeglichen wird. Bei geringerem Druck in der Lieferleitung überwiegt die Federkraft. Steigt -nun beispielsweise infolge Verringerung der Maschinenbelastung und daraus folgender Verminderung der von den Einspritzventilen der Lieferleitung h entnommenen Brennstoffmenge der Druck, so überwiegt der Druck auf die Kreisringfläche der Nut / die Gegenkraft der Feder u, und das Steuerventil ie¹ gleitet in dem zylindrischen Raum d und sperrt die Verbindung zwischen dem Raum d und der Leitung q, die zu den Plungerzylindern b führt, ab. Infolgedessen kann kein öl mehr zu den Hochdruckplungern gelangen, bis der Druck in der Lieferleitung ausreichend abgesunken ist.

Das unter der Wirkung der Niederdruckkolben in die Pumpe eingeführte Öl wird dann gezwungen, durch ein federbelastetes Hilf sventilz/ (Abb. 7) in die die Kurbelgelenke oder anderen Antriebsmittel der Pumpe enthaltende Kammer w abzufließen, wo es zur Schmierung der bewegten Maschinenteile Verwendung finden kann. Die Schmierung dieser Teile kann auch dadurch erhalten werden, daß man den Niederdruckkolben nicht ganz genau einpaßt, derart, daß eine gewisse ölmenge nach unten austreten kann. Auch könnten in dem Kolben selbst Bohrungen vorgesehen sein, welche zu verschiedenen Stellen des Pumpmechanismus führen, die eine Schmierung benötigen. Überflüssiges Öl kann durch ein Rohr χ abgezogen werden.

Der Brennstoff nimmt also innerhalb der Pumpe folgenden Weg: Von der Ansaugeleitung η durch die Durchlässe ί in die Kammer z, von dort über das Rückschlagventil ο und die Leitungen p in die Kammer d; bei normaler Förderung durchströmt er das Steuerventil e und wird über die Leitungen q und r in den Hochdruckzylinder b eingeleitet; von dort wird er über das Rückschlagventil i und die Leitung y in die Lieferleitung h gedrückt; falls die Leitung q durch das Steuerventil e abgeschlossen ist, strömt der Brennstoff von der Kammer d durch das Ventil ν in die Kurbelwanne w, von wo er durch das Rohr χ abgezogen werden kann.

In den Abb. 8 bis 14 ist eine Zweizylinderpumpe, die gemäß Erfindung ausgebildet ist, dargestellt. DiePumpe ist im wesentlichen ähnlich der bereits beschriebenen derart, daß' ihre Hauptmerkmale aus der vorherigidhenden Be-Schreibung leicht wiedererkannt werden können. Der Hauptunterschied — abgesehen von der

Tatsache, daß zwei Zylinder an Stelle von drei Verwendung finden — besteht in der Art, die Öllieferung von dem Niederdruckkolben k zu dem Hochdruckplunger c zu steuern. Auch hier findet ein Steuerventil e Verwendung; jedoch wirkt der Öldruck in diesem Falle auf die beiden Enden des zweiteiligen Ventils ein, während er im vorhergehenden Ausführungsbeispiel in der Mitte ίο zwischen den beiden Teilen wirksam wurde. Weiter wird das Steuerventil e nicht von der zu fördernden Brennstoffmenge durchströmt. In einem Hauptpumpenkörper α sind wiederum zylindrische Räume vorgesehen (Abb. io un!d 11). Die Wandungen, der Zylinder b, in dem die Plunger c gleiten, sind jedoch durch besonders eingesetzte zylindrische Büchsen gebildet. Die Plunger c sind ebenfalls an ihrem Ende mit einer zylindrischen, kolbenartigen Verdickung k versehen, die sich in entsprechenden zylindrischen Kammern ζ hin und her bewegen. Der Antrieb der Kolben k und der Plunger c erfolgt wiederum durch Lenker / und Antriebskurbeln m. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird der zu fördernde Brennstoff aus einem Vorratsbehälter durch eine Saugleitung η und Durchlässei (Abb. 11) in die zylindrischen Kammern ζ gesaugt. Die Führung des Brennstoffes zu den Niederdruck- und Hochdruckzylindern erfolgt jedoch auf einem anderen noch zu beschreibenden Wege. Dagegen sind die Hochdruckräume b mit der Lieferleitung h wieder über Rückschlagventile i und die Leitungen y verbunden (Abb. 10). Diese Rückschlagventile liegen ebenso wie die Leitungen y in besonderen Ein- bzw. Aufsätzen, so daß die Form und Herstellung des Hauptpumpenkörpers α bei dieser Ausführung vereinfacht ist.

Die das Steuerventil enthaltende Kammer wird von der Lieferleitung & durch ein Rohr oder eine Leitung g mit öl beliefert (Abb. 12). In der Mitte oder in der Nähe ♦5 der Mitte des Steuerventils greift ein bei 11 schwenkbar gelagerter Hebel 10 an, der mit seinem anderen Ende auf ein Hilfssteuerventil 12 einwirkt (Abb. 12, 14). Dieses Hilfssteuerventil regelt den ölzufluß von den KoI-ben k zu den Plungern c. Die Zufuhr des Öles zu diesem Ventil von den Kolben k erfolgt über Rückschlagventile 0 (Abb. 8 und 11) und Leitungen ρ (Abb. 8). Von dem : Hilfssteuerventil 12 wird das Öl durch Leitungen r den Hochdruckräumen b zugeleitet (Abb. 12 und 13). Zu diesem Zwecke ist eine Ringnut in der Zylinderbüchse ausgespart, in die die Leitungen r ausmünden und von denen Öffnungen P₁ in den Zylinderraum führen.

Das Ventil 12 steht unter der Wirkung | einer Feder 13." Der Druck der Feder kann durch ein Gleitstück 14 eingestellt werden, welches durch einen Nocken 15 mit Hilfe •eines Hebels 16 bewegbar ist. Die Kurbeigelenke m, die Nocken o. dgl., welche auf die Kolben k einwirken, sind um i8o° gegeneinander versetzt. Das Steuerventil e ist wieder mit zwei zylindrischen Stücken verschiedenen Durchmessers ausgeführt. Das Hilfsventil 12 hat an seiner Außen wan dung Aussparungen 18, derart, daß es in seiner normalen Stellung über Aussparungen und Öffnungen 20 in der Büchse 19 die Verbindung der beiden: Leitungen ρ und t\ hierstellt und somit dem öl den Weg von den Niederdruckkolben k zu den Plungern c freigibt (Abb. 12 und 13).

Angenommen, daß eine gewisse ölmenge 'einem der Hodhdruckzylinder b zugeführt ist, so wird bei dem ersten Teil der Aufwärtsbewegung des Plungers c der Durchlaß r verschlossen werden. Das öl wird dann von dem Plunger durch das Rückschlagventil i hindurch in die Lieferleitung h gedrückt. Wie bereits beschrieben, steht die Lieferleitung durch das Rohr g mit dem Steuerventil e in Verbindung.. Solange der Öldruck in der Leitung h normal ist, wird das Steuerventil e unbewegt bleiben. Übersteigt aber der Druck go eine vorherbestimmte Grenze, so wird sich das Ventile entsprechend diesem.Druck einstellen und den Hebel c verschwenken, derart, daß das Hilfsventil 12 bewegt wird und die Leitungen p, r verschließt. Eine weitere ölzuführung zu den Hochdruckzylindern b ist dadurch verhindert; das durch die Kolben k geförderte öl wird jetzt durch ein Rückschlagventil ν (Abb. 8) dem Kurbelgehäuse w zugeführt und kann durch ein Rohr χ abge- xoo sogen und wieder in den Sammeltank eingebracht werden. Das in dem Kurbelgehäuse sich ansammelnde öl dient dazu, die bewegten Teile der Pumpe zu schmieren. Durchlässe 17 (Abb. 10) in den Kolben k dienen dazu, den verschiedenen Lagerflächen der Kurbelzapfen usf. Öl zuzuführen.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Manche Abänderung ist vielmehr denkbar, ohne den Bereich des Erfindungsgedankens zu verlassen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Mehrzylindrige Brennstoffpumpe, , bestehend aus mehreren Kolbenpumpen, deren Plunger an ihrem einen Ende einen Kolben größeren Durchmessers tragen und ebenso wie der Kolben in Zylindern entsprechenden Durchmessers hin und her bewegt werden und bei denen eine Ver-

   bindungsleitung zwischen dem größeren und kleineren Zylinder vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von den größeren zu den kleineren Zylindern mehrerer Einzelpumpen durch ein einziges Steuerventil beherrscht wird, welches einerseits von dem Druck in der Pumpendruckleitung (Lieferseite), andererseits und in entgegengesetztem Sinne durch eine z. B. durch eine Feder ausgeübte Kraft in der Weise beeinflußt wird, daß es, solange der Einfluß dieser Kraft den des Brennstoffdruckes überwiegt, die Verbindung zwischen den größeren und kleineren Zylindern freigibt, bei Ansteigen des Brennstoffdruckes über einen bestimmten Wert jedoch entgegen der Belastungskraft in eine Stellung bewegt wird, in welcher es die Verbindung zwischen den größeren und kleineren Zylindern unterbricht, wobei die von den größeren Zylindern gelieferten Brennstoffmengen durch ein sich hierbei selbsttätig öffnendes Absperrorgan abgeleitet werden.
2. 2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (e) aus einem hohlen zylindrischen Körper besteht, der zwei Teile verschiedenen Außendurchmessers aufweist, deren Differenzfläche dem Brennstoffdruck ausgesetzt ist und das durch eine dem Brennstoffdruck entgegengesetzt wirkende Feder (u) belastet ist.
3. 3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (e) über einen Hebel (10) auf ein die Verbindungsleitungen der Räume, welche die Plunger (c) und Kolben (k) enthalten, überwachendes und unter Federdruck stehendes Hilfsventil (12) einwirkt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen