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Einrichtung zur Regelung der Liefermenge einer Pumpe, insbesondere
Brennstoff-Einspritzpumpe Zur Regelung der Liefermenge einer Pumpe mit hin und her
gehender Arbeitsbewegung, insbesondere zur Regelung der Liefermenge der Einspritzpumpe
einer Brennkraftmaschine, sind schon Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen
bei Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit eine Rückströmöffnung durch
einen Steuerkörper selbsttätig freigegeben wird. Bei diesen bekannten Einrichtungen
erfolgt die Freigabe der Rückströmöffnung durch eine träge Masse, die mit dem zugleich
mit dem Pumpenkolben hin und her bewegten Träger der Rückströmöffnung elastisch
verbunden ist.
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Auch die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelungseinrichtung
für Pumpen mit hin und her,. gehender Arbeitsbewegung, bei welcher bei Überschreitung
einer bestimmten Geschwindigkeit eine Rückströmöffnung durch einen Steuerkörper
selbsttätig freigegeben wird. Das-wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß der Steuerkörper für die Rückströmöffnung mit einer in Abhängigkeit
von der Pumpenhubzahl in einer Flüssigkeit hin und her bewegten, quer zur Bewegungsrichtung
liegenden und z. B. von einer Scheibe gebildeten Fläche in. Verbindung steht. Diese
Scheibe wird bei berschreitung einer bestimmten Hubzahl der Pumpe durch den Flüssigkeitsbremswiderstand
entgegen der Kraft, die den Steuerkörper in einer die Rückströmöffnung verschließenden
Stellung zu erhalten sucht, im Sinne einer Öffnung der Rückströmöffnung verschoben.
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Bei dem Erfindungsgegenstand wird also an Stelle der Trägheitskraft
einer. Masse eine Flüssigkeitsbremse zur Steuerung der Rückströmöffnung benutzt.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Regelungseinrichtung hat den Vorteil, daß sie mit
Bezug auf die Reibung, die zwischen dem Steuerkörper für die Rückströmöffnung und
dem Träger der Rückströmöffnung stets vorhanden ist, wenig empfindlich ist. Der
Erfindungsgegenstand ist daher besonders für die Regelung von Mehrzylindermaschinen
geeignet, da die Unterschiede, die bezüglich der genannten Reibung zwischen den
einzelnen Einspritzpumpen bestehen, nur einen ohne weiteres zu vernachlässigenden
Einfluß auf die Regelung haben.
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Es ist auch schon bei den mit Hilfe der Trägheitskraft einer Masse
arbeitenden Regelungseinrichtungen vorgeschlagen worden, die Rückströmöffnung auf
der Pumpenkolbenverlängerung anzuordnen und als Steuerkörper für die Rückströmöffnung
eine Hülse zu verwenden, die auf der Pumpenkolbenverlängerung gleitbar ist und durch
ein elastisches Mittel, z. B. eine Feder, in ihrer Schließstellung gehalten wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun
die auf der Pumpenkolbenverlängerung gleitbare Steuerhülse der Rückströmöffnung
mit einer Scheibe verbunden, _ welche in die Brennstoffflüssigkeit eintaucht, die
eine im Inneren des Pumpengehäuses befindliche Kammer anfüllt.
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Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind in der folgenden
Figurenbeschreibung angegeben.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar stellt die Zeichnung im vertikalen Axialschnitt eine Einspritzpumpe für
einen Brennkraftmotor dar.
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In der Zeichnung ist mit a das Gehäuse bezeichnet, das eine dichte
Kammer darstellt, welche mit dem Brennstoffspeisebehälter in Verbindung steht. In
dieser Kammer ist der ganze, nachstehend beschriebene Mechanismus eingeschlossen.
Im Innern der Kammer befindet sich der Pumpenkörper b, welcher vertikal angeordnet
ist, derart, daß die Förderung bei einer Kolbenbewegung von unten nach oben stattfindet.
Der Pumpenkörper b kann in üblicher Weise ausgebildet sein. Er ist dementsprechend
mit einer Einlaßöffnung c versehen, welche in der Kammer a mündet. Die Einlaßöffnung
c wird zu Beginn des Hochsteigens des Kolbens durch diesen abgeschlossen, worauf
dann die Förderung der Brennstoffmenge beginnt. Mit dem Pumpenkörper arb3itet der
Kolben d zusammen, dessen wirksame Arbeitsfläche eine beliebige, beispielsweise
ebene Form haben kann. Der Kolben ist an dem seinem Kopf entgegengesetzten Ende
mit einer Verlängerung e versehen, die beispIelsweise zylindrisch ist und konaxial
zu dem Kolbenkörper verläuft. Diese Verlängerung befindet sich während der Bewegungen
des Kolbens in dem Zylinder, also während des Arbeitens der Pump, stets außerhalb
des Pumpenkörpers b.
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Über die Verlängerung e ist eine Hülse f geschoben,
deren Inneres zu diesem Zweck durchbohrt ist. Die Bohrung entspricht genau dem Durchmesser
der Verlängerung e derart, daß sie sich längs der Verlängerung mit sanfter Reibung
und dicht anschließend bewegen kann.
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Um den Kolben d mit seinem Betätigungsorgan, beispielsweise einer
Nockenscheibe g, in Berührung zu halten, ist beispielsweise eine Schraubenfeder
1a vorgesehen, die sich mit ihrem obren Ende gegen das Gehäuse a legt, während ihr
unteres Ende auf einem Teller lt' aufruht. Dieser Teller umgibt den Kolben d und
ist mit ihm an seinem Fuße, d. h. also an der Ansatzstelle der Verlängerung e, verbunden.
Er kann sich dort auch gegen eine Schulter i legen.
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Durch den Kolbenkörper d ist ein Kanal j hindurchgeführt, dessen eines
Ende auf der Arbeitsfläche des Kolbens mündet, während sein anderes Ende in einer
Öffnung k mündet, die auf der Wandung der mit der Hülse f zusammenarbeitenden Verlängerung
e angeordnet -ist. Die Lage, welcher dieser letztgenannten Wandung zu geben ist,
wird weiter unten, näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist eine Fläche vorgesehen, die das Bestreben hat,
sich zugleich mit dem Pumpenkolben zu bewegen.. Diese Fläche ist mit der Hülse f
verbunden. Unter dem Effekt der hydraulischen. Bremsung, welchem die Fläche vonseiten
des das Gehäuse a anfüllenden und die Fläche umspülenden Brennstoffs ausgesetzt
ist, bewirkt diese Fläche eine Verschiebung der Hülse f gegenüber der Verlängerung
e des Kolbens, sobald die Geschwindigkeit des Kolbens während einer bestimmten
Periode seines Arbeitsspiels einen gewissen Wert überschreitet. Diese Verschiebung
bewirkt die Freigabe der Öffnung k, die dann als Auslaßöffnung wirkt, so daß die
Förderung der Pumpe unterbrochen wird. Dies geschieht im Verlauf des Arbeitsspiels
der Pumpe um so früher, je größer die Geschwindigkeit ist.
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Je nach der Art der Bewegung, die dem Kolben d der Pumpe erteilt wird,
hat man zu wählen, ob die Periode, während der die Geschwindigkeit einen Regelungsvorgang
hervorruft, innerhalb des aufsteigenden Kolbenhubes (Förderperiode) oder innerhalb
des absteigenden Hubes (Saugperiode) stattfinden soll. Theoretisch ist es für die
Genauigkeit der Regelung zweckmäßig, diejenige Periode zu wählen, während der die
Geschwindigkeiten des Kolbens die größeren sind. Wenn auch die Mehrzahl der Antriebsorgane
dem Kolben während seines aufwärts gerichteten Hubes eine für die Erzielung einer
befriedigenden Regelung genügende Geschwindigkeit erteilt, so kann man doch in manchen
Fällen veranlaßt sein, ein solches Antriebsorgan zu verwenden, bei dem der aufwärts
bewegte Kolben eine ungenügende Geschwindigkeit hat, so daß man dann gezwungen ist,
für die Regelung diejenigen Perioden zu benutzen, in denen der Kolben sich abwärts
bewegt.
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In der folgenden Beschreibung ist vorausgesetzt, daß eine Regelungsvorrichtung
verwendet wird, welche die beim aufwärts gerichteten Hube des Kolbens auftretenden
Geschwindigkeiten ausnutzt. Zur Betätigung des Kolbens kann eine rotierende Nockenscheibe
mit beliebig gewähltem Profil oder auch ein Schwingnocken Verwendung finden, dessen
Betätigung während der Förderperiode rasch genug erfolgt. Die Hülse f ist
mit einer Fläche f 1 versehen, die quer zur Achse der Hülse angeordnet ist.
Die genannte Fläche wird durch eine Scheibe gebildet, die von der Hülse f selbst
getragen wird. Der Durchmesser derFläche f 1 ist zweckmäßigerweise größer als der
Durchmesser des Tellers 7a1. Die Fläche f 1 ist mit der Hülse f derart
verbunden, daß die Fläche f1 mit der Scheibe hl in Berührung kommt, wenn die Hülse
f auf der Verlängerung e ihre höchste Stellung einnimmt.
Die Scheibe
f 1 ist mit einem zylindrischen Rand f2 versehen, der mit Spiel den Teller h1 umgibt.
Wenn der Teller hl und die Scheibe f 1, die beide in die Flüssigkeit eintauchen,
gegeneinandergepreßt werden, was unter Umständen mit großer Kraft geschehen kann,
so wirkt die zwischen den beiden Teilen befindliche Flüssigkeitsschicht als hydraulische
Bremse, durch welche ein. Stoß vermieden wird.
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Die Wände der Kammer a, in welcher sich die Scheibe f 1 bewegt, sind
derart ausgebildet, daß zwischen ihnen und dem Rand f 2 ein Durchgang vorhanden
ist. Der Querschnitt dieses Durchgangs kann unveränderlich oder auch in Abhängigkeit
von der Stellung der Hülse f veränderlich sein.
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Eine Schraubenfeder 1 ist bestrebt, die Hülse f
gegen
einen beispielsweise durch den Teller la1 gebildeten Anschlag, welcher mit Bezug
auf die Hülse f nach dem Kopf des Kolbens d zu angeordnet ist, zu
legen, und zwar solange der Kolben d sich in dem Pumpenkörper an seinem Platz befindet,
während sich die Hülse f auf der Verlängerung e an ihrem Platz befindet. Hierbei
legt sich die Schraubenfeder 1 mit ihrem unteren Ende gegen das Gehäuse a und mit
ihrem oberen Ende gegen die Fläche f1. Besser ist es jedoch, wenn sich das untere
Ende der Feder 1 nicht unmittelbar gegen das Gehäuse a legt, sondern wenn zur Aufnahme
des Federdruckes eine Ruflagerfläche m angeordnet ist, die in der Höhe einstellbar
ist, um den Druck der Feder 1 zu regeln. Zu diesem Zweck erhält die Ruflagerfläche
m die Form eines Kolbens, der in senkrechter Richtung in dem Gehäuse a verstellbar
ist. Zur Herbeiführung der Gleitbewegungen dieses Kolbens ist ein Ritzel ra vorgesehen,
dessen Achse durch die Wandung des Gehäuses hindurchgeführt ist und welches mit'
einer Zahnstange in Eingriff steht, die in die Wandung m der Ruflagerfläche m eingeschnitten
ist. Die Achse des Ritzels zz trägt einen Betätigungshebel, der in beliebig vielen
Lagen feststellbar sein kann.
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Zweckmäßigerweise wird für eine Regulierung des Durchtrittsquerschnittes
gesorgt, welcher der Flüssigkeit zwischen der oberhalb der Fläche f1 liegenden und
der unteren Kammer geboten wird. Diese Mittel können in einer Einrichtung bestehen,
durch die der Zwischenraum zwischen dem Rande f'= und den benachbarten Gehäusewandungen
verändert wird. Zweckmäßigerweise wird ein Nebenweg o vorgesehen, der beispielsweise
durch eine beliebig einstellbare Nadel o1 mehr oder weniger vollständig geschlossen
werden kann.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, zwischen der oberen und unteren Kammer
eine Einrichtung vorzusehen, welche das Strömen der Flüssigkeit nach der oberen
Kammer, wenn sich also die Fläche f 1 abwärts bewegt, erleichtert. Diese Einrichtung
kann in einem Nebenweg p bestehen, der mit einem Ventil P1 versehen ist, das das
Strömen der Flüssigkeit nach der unteren Kammer verhindert oder zum mindesten verlangsamt.
Dieser Nebenweg p kann auch mit dem Nebenweg o kombiniert werden, indem man b_ispielsweise
die Nadel o1 durch Mittel ersetzt, welche die vollkommene Schließung des Ventilkörpers
P1 mehr oder weniger hindern.
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Die Lage der Öffnung k ergibt sich aus folgendem: Die Kompression
der Feder 1, die Größe der Fläche f1 sowie die verschiedenen Durchtrittsquerschnitte
für die Flüssigkeit sind derart zu wählen, daß die Flüssigkeit bei einer mit Bezug
auf die Höchstgeschwindigkeit des Motors sehr geringen Geschwindigkeit der Pumpe,
b-,ispielsweise bei der halben Minimalgeschwindigkeit, leicht von der oberen zur
unteren Kammer strömen kann und die Hülse hierbei ständig in Berührung mit ihrem
oberen Anschlag bleibt. Wenn nun die Geschwindigkeit des Motors progressiv wächst,
wachsen dementsprechend auch die jeweiligen Geschwindigkeiten des Kolbens in den
verschiedenen Momenten des Förderhubes. Hierbei wird ein Augenblick erreicht, von
dem ab die auf die Fläche f1 wirkende hydraulische Bremsung die Hülse f während
des Aufstieges des Kolbens veranlaßt, sich von der Schulter i abzulösen und sich
erst am Ende des Förderhubes, also während des Abwärtshubes des Kolbens d, wieder
an sie anzulegen. Die Größe der Strecke, um welche sich die Fläche f1 von der Schulter
i trennt, wächst mit der Drehgeschwindigkeit des Motors. Auf Grund dieser Überlegungen
und gegebenenfalls unter Verwendung von Versuchen läßt sich ohne weiteres der Ort
bestimmen, an dem die Öffnung k liegen muß, damit diese Öffnung, wenn der Motor
durchgehen will, früh genug von der Wand der Bohrung der Hülse f freigegeben wird.
Wenn dies geschieht, entweicht der unter dem Druck des Kolbens stehende Brennstoff
durch diese Öffnung, und die Förderung der Pumpe wird unterbrochen, so daß sich
der Motor infolge der Verringerung der Einspritzmenge verlangsamt.
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Die Unterbrechung der Einspritzung infolge der Freigabe der Öffnung
k geschieht um so später, je stärker die Feder 1 zusammengedrückt ist und
je. größer der von der Nadel o1 freigegebene Querschnitt der Leitung o ist.
Man kann also mittels der Einrichtung, welche ein Ansteigen oder Herabsinken der
Ruflagerfläche in bewirkt, und auch mit der Nadel o1 die Maximalgeschwindigkeit
des Motors variieren.
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Zweckmäßigerweise ist noch ein Anschlag vorgesehen, welcher die Hülse
f beim Aufwärtssteigen des Kolbens in einer Maximalhöhe anhält, so daß die Öffnung
k während des weitergehenden Hubes der Verlängerung e freigegeben wird. Hierdurch
wird das absolute Maximum der Einspritzmenge festgelegt. Diese Einrichtung
besteht
baispielsweise aus einem zylindrischen Körper y, der im Innern des Gehäuses a angeordnet
ist. Der untere Rand des zylindrischen Körpers y liegt senkrecht über einer Stelle
der Fläche f1, beispielsweise über dem Rand f2, und legt sich gegen die genannte
Fläche f 1 in einem gewünschten Augenblick an. Dieser Anschlag kann in seiner Höhe
einstellbar gemacht werden, um auf diese Weise das Arbciten des Motors zu regeln..
Diese Einstellung kann in derselben Weise geschehen, wie dies für die Auflagerfläche
na beschrieben ist. Man kann aber auch den zylindrischen Körper y mittels Gewinde
in dem Gehäuse befestigen und eire Einrichtung vorsehen, um den Körper y in einer
beliebigen Stellung zu blockieren. Dies kann b °ispielsweise dadurch geschehen,
daß das Gehäuse durch einen Bolzen s,. der senkrecht zu dem Gewinde des Körpers
r verläuft, zusammengezogen wird.
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Die im Innern des Gehäuses a befindliche Kammer wird an ihrem unteren
Ende durch einen Stößel t abgeschlossen, der dicht in einer Führung n gleitet. Der
Stößel kann unter dem unmittelbaren Einfluß der Nockenscheibe g stehen.
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Wenn es sich darum handelt, die Beschleunigungen während des abwärts
gerichteter Kolbenhubes für die Regelung auszunutzen, so kann man zwischen der Fläche
f1 und der Hülse f eine Einrichtung anordnen, die bewirkt, daß die Fläche f 1 während
des abwärts gerichteten Hubes des Kolbens mit Bezug auf die Hülse feine Verschiebung
erfährt, die von der Geschwindigkeit abhängt. Infolge dieser Verschiebung, die mindestens
teilweise beim aufwärts gerichteten Hub aufrechterhalten wird, trifft die Fläche
f l während des Aufsteigens des Kolbens gegen einen Anschlag, und die Hülse f gibt
die Öffnung k um so früher frei, je größer die genannte Verschiebung ist.
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In beiden der batrachteten Fälle ist es zweckmäßig, eine Leitung anzuordnen,
welche den Raum unterhalb der Fläche f l unmittelbar mit den Einlaßöffnungen c verbindet.
Hierdurch wird bewirkt, daß die Pumpe während des abwärts gerichteten Hubes des
Kolbens unter Druck gesp3ist wird, und zwar infolge des Überdruckes, der zeitweilig
durch die abwärts gerichtete Bewegung der Fläche f l hervorgerufen wird.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtungen dürfte
durch die obigen Darlegungen ohne weiteres klargestellt sein. Die Einrichtung gemäß
der Erfindung besitzt vor den bestehenden Einrichtungen zahlreiche Vorteile, die
insbesondere auf der Einfachheit des Erfindungsgegenstandes und auf seiner Betriebssicherheit
beruhen. Eine Einrichtung gemäß der Erfindung, die von der hydraulischen Bremsung
Gebrauch macht und bei der nur unbedeutende Kräfte wirksam sind, ist mit Bezug auf
die Reibung, die zwischen der Hülse f und der Verlängerung e besteht, wenig empfindlich.
Bei einer Mehrzylindermaschin.e haben die Unterschiede, die bezüglich dieser Reibung
zwischen den einzelnen Einspritzpumpen bestehen, nur einen zu vernachlässigenden
Einfluß auf die Regelung. Man kann die verschiedenen Zylinder einregem, indem man
gleichzeitig von Hand oder durch einen Zentrifugalregulator die verschiedenen Nadeln
o1 einstellt.
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Wie sich von selbst versteht und wie auch aus den obigen Darlegungen
hervorgeht, ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen Anwendungsarten und
Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind zahlreiche Abänderungen möglich. So
kann beispielsweise die Erfindung Anwendung finden bei Pumpen mit blasebalgähnlichem
Gehäuse mit deformierbarer Wandung oder bei Pumpen mit deformierbarer Membran. Weiterhin,
braucht die Fläche f 1 nicht mit einer Verlängerung des Kolbens verbunden zu sein,
sondern kann auch auf irgendeinem anderen Teil angeordnet sein, dessen Bewegungen
von, denen des Kolbens abhängen. Beispielsweise kann die Fläche f 1 auf einer Stange
angeordnet sein, die um eine feste Achse schwingt und an einem ihrer Punkte mit
der Stange des Kolbens d verbunden ist: Auch braucht zur Betätigung der Pumpe nicht
eine Nockenscheibe zu dienen, sondern es kann hierzu irgendein andererAntriebsmechanismusverwendet
werden. Schließlich braucht die Regelung der Liefermeng#t der Pumpe nicht in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Kolbens selbst oder eines mit ihm gekuppelten bewegten
Teiles zu geschehen, sondern kann auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit irgendeines
anderen Organs erfolgen.