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Brennstoffpumpe für Verbrennungskraftmaschinen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Brennstoffpumpe, die aus einem Zylinder und einem hin und
her gehenden Kolben besteht, welche eine Saugöffnung steuert. Die Fördermenge der
Pumpe wird durch ein von dem Druck in .der Druckleitung gesteuertes Ventil in solcher
Weise beeinflußt, daß ein vollkommen oder nahezu gleichbleibender Förderdruck erzielt
wird.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß in der Wand des Pumpenzylinders
eine Reihe von in der Richtung der Zylinderachse versetzter Bohrungen vorgesehen
ist, die durch das von dem Druck in der Förderleitung gesteuerte Absperrorgan mit
steigendem Druck in derFörderleitung nacheinander mit einem Ort niederen Druckes
in Verbindung gebracht werden und so den Druckhub des Pumpenkolbens bis zur Verschließung
der durch das Absperrorgan freigegebenen Öffnungen unwirksam machen.
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Es ist bereits bekannt, die Liefermenge einer Pumpe durch den Druck
des geförderten Brennstoffes im Sinn der Gleichhaltung dieses Druckes zu beeinflussen.
Bei den bekannter. Anordnungen wird aber die Einstellung der Fördermenge durch Drosseln
der Saugleitung der Pumpe hervorgerufen, und dadurch entsteht zwangsläufig beim
Beginn des Druckhubes im Zylinder ein teilweiser Unterdruck. Das Auftreten dieses
Unterdruckes verursacht Druckschwankungen in der Hochdruckleitung und häufig auch
ein Klopfen des Kolbens, insbesondere bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen, weil
der Kolben gegen Mitte seinesHubes gegen denBrennstoff fällt, sobald durch die Bewegung
des Kolbens der Unterdruck aufgehoben ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist besonders für die Verwendung bei Dieselmotoren
gedacht, bei denen der Flüssigkeitsbrennstoff auf hohem Druck in einer Leitung erhalten
wird, von der einzelne Rohre zu den Einspritzdüsen der Zylinder führen und bei ,der
Einspritzmenge des Brennstoffs durch ein Ventil in jeder Düse geregelt wird.
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Weitere Kennzeichen der erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpen gehen
aus der nachstehenden Beschreibung und insbesondere den Ansprüchen hervor.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung, und zwar zeigt Abb. i
ein Schema verschiedener Teile der erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpe und ihres
betrieblichen Zusammenhangs, Abb. a einen senkrechten Schnitt der Pumpe in der Mittelebene
der Antriebswelle, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 .der Abb. a, Abb. q. einen
Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. a.
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Wie Abb. i erkennen läßt, wird: der Brennstoff
durch
eine Zahnradpumpe i aus der Saugleitung 2, einer Leitung 4 zugeführt, von der Abzweigungen
5 und 6 abgehen, die den Brennstoff unter niederem Druck, etwa 3,5 kg/cm2, zu Eintrittskanälen
bringen, die als Umfangsschlitze 7, 8 in den Wänden zweier in einerFlucht einander
gegenüber angeordneter Hochdruckzylinder 9, io ausgebildet sind. In den Zylindern
9, io sind Tauchkolben i i, i2 angeordnet, die an ihren inneren Enden miteinander
verbunden sind und zum Hinundhergehen in ihren Zylindern von einer Kurbel oderExzenterscheibe
angetriebenwerden. Je zwei mit 13 und 14 bezeichnete und hintereinander angeordnete
Hochdruckaus -trittsventilei sind an den Zylindern 9, 1o angeordnet, und- der unter
Hochdruck stehende Brennstoff gelangt, nachdem er diese Ventile durchflossen hat,
in die Rohre 15. Diese Rohre 15 führen .den Brennstoff in einen gemeinsamen Ausla.B
16. Jeder der Zylinder 9, io ist mit einer Reihe von: Umgehungsau.strittsöffnungen
17, 18, ig versehen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und durch
Kanäle 2o mit je einer zugehörigen Ringnut 21, 22, 23 in der Wand eines Zylinders
24 verbunden sind, indem sich ein Steuerkolbenventil 25 verschieben kann. Das Steuerventil
und die mit ihm betrieblich verbundenen Teile bilden eine Beeinflussungsvorrichtung,
wobei jedes Ende des Ventils 25 eine der. Ringnuten 21, 22 und 23 steuert. Wie bei
Z6 zu erkennen, ist das Ventil 25 stufenförmig ausgebildet wie auch entsprechend
der Zylinder 24, so daß ein Ringraum 27 gebildet wird, der in Verbindung mit dem
Auslaß 16 für .den unter Hochdruck stehenden Brennstoff steht. Da:s Ventil hat eine
Einschnürung 28 mit seitlichen Kanälen 29, die wieder mit einer axialen Bohrung
,des Ventils verbunden sind, welche vom Kanal 29 bis zum schwächeren Ende des Ventils,
reicht. Eine einsteilbare Feder 31 drängt das Ventil 25 in der Richtung des Pfeiles
a, so daß mangels Druckes im Auslaß 16 das Ventil die in .der Abb. i dargestellte
Lage annimmt.
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Ein Kanal 32 ist zum Druckausgleich zwischen dem Förderkanal 4 der
Vorpumpe und dem Ringraum im Zylinder 24, der durch die Einschnürung 28 des Ventils
25 gebildet wird, angeordnet und mit' einer verengten Mündung 33, versehen.
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Die Pumpe wirkt nun in folgender Weise: Wird beispielsweise die Pumpe
in Betrieb gesetzt, wenn das Ventil 25 .die in Abb. i veranschaulichte Stellung
einnimmt und der Auslaß 16 mit der Hochdruckleitung eines Dieselmotors verbunden
ist, so liefert die Vorpumpe Brennstoff unter Druck an die Eintrittskanäle 7, 8
der Zylinder 9, io. Unter höherem Druck wird der Brennstoff durch die Tauchkolben
11, 12 dem Auslaß 16 und der Hochdruckleitung zugeführt. Sobald der Druck des Brennstoffs
im Auslaß 16 die Höhe erreicht, bei der der Druck auf den ringförmigen Absatz 26
des Ventils 25 die Spannung .der Feder 31 überwindet, wird das Ventil entgegen der
Richtung des Pfeiles a verschoben, bis die Nuten 21 entweder vom eingeschnürten
Teil des Ventils oder seinem schwächeren Ende freigelegt werden, so daß die Tauchkolben
ii und 12 zu Beginn ihrer Förderhübe .den Brennstoff aus .dem zugehörigen Zylinder
9 und io durch ,dessen Austrittsöffnung 17 und dann durch die Kanäle 29, 30
in
den jeweils anderen Hochdruckzylinder io oder 9 umleiten. Wenn der Druck im Auslaß
16 zunimmt, wird eine weitere Verschiebung des Ventils 25 gegen die Richtung des
Pfeiles d bewirkt; soll nun beispielsweise kein Brennstoff mehr von .der Hochdruckleitung
zu den Einspritzdüsen der Motorzylinder geführt . werden, so nimmt das Ventil 25
eine Stellung ein, in der - alle Kanäle 21, 22, 23 freigelegt werden und der Brennstoff
vom Zylinder 9 durch die Umleitungskanäle und die Bohrung 30 in .den Zylinder
io und umgekehrt gebracht wird, so daß kein Brennstoff die Ventile 13 und 14 durchfließen
kann.
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Zufolge dieser Anordnung regelt die Beeinflussungsvorrichtung die
Förderung .des Brennstoffs zu den Rohren 15 in Übereinstimmung mit dem Druck im
Auslaß 16, so daß nur diejenige Menge von Brennstoff diesem zugeführt wird, die
erforderlich ist, um hier und in der Hochdruckleitung des Motors den gewünschten
Druck aufrechtzuerhalten.
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Damit die Lieferung von Hochdruckbrennstoff mittels der Beeinflussungsvorrichtung
feinfühliger gesteuert werden kann, sind die Kanäle 17, 18, ig des Zylinders 9 und
die zugehörigen Ringnuten 21, 22, 23 etwas außer Phase mit den gleichartigen Teilen
des Zylinders io angeordnet, wobei jede Interferenz der umgeleiteten Brennstoffmenge
aus einem Zylinder in den anderen, die aus dieser Anordnung erwächst, durch den
Ausgleichskanal 32 behoben wird.
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Der gewünschte höchste Druck auf der Druckseite der Niederdruckpumpe
wird mittels des Regelventils 3 erzielt, das in .die unwirksame Stellung von einer
Feder 34 und in die gestrichelt angedeutete, voll wirksame Stellung durch Brennstoff
gebracht wird, der von der Vorpumpe durch einen Kanal 35 geliefert wird. Dieser
Kanal mündet hinter dem genannten Ventil in den Zylinder, in dem das Ventil 3 gleitet.
Wenn der Druck im Druckkanal 4 und im Kanal 35 steigt, wird das Ventil 3
in den Saugkanalz der Vorpumpe um ein Maß gedrückt, das .diesem Druck entspricht,
so daß :der Kanal 2 so weit
verengt wird, als zur Erhaltung des
Druckes im Kanal 4. auf gewünschter Höhe erforderlich ist. Wird jedoch das Ventil
3 in. seine äußerste verengende Stellung gebracht, so ist damit der Saugkanal d'er
Vorpumpe nicht völlig abgesperrt; aber jeder überschuß an Brennstoff von. der Druckseite
der Vorpumpe wird in den Brennstoffbehälter mittels eines Kanals 36 zurückgeführt,
der vom Ventil 3 freigelegt wind und dessen Durchtrittsöffnung mittels der Schraube
37 eingestellt werden kann.
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Das Ventil 3 kann auch von einem Regler gesteuert werden, der den
Antrieb vom Motor erhält, wobei die Betätigung durch einen Hebel 38 erfolgt, so
daß der Zufluß des Brennstoffs zur Vorpumpe in Abhängigkeit von der Moto-rdrehzahl,
sofern gewünscht, erfolgt.
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Wie bekannt, sichert die Vorpumpe die Füllung der Hauptpumpe auch
bei hohen Drehzahlen.
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Die durch die Abb. 2 bis 4 veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung
entspricht hinsichtlich Wirkungsweise und betrieblicher Verbindung der einzelnen
Pumpenteile dem Schema der Abb. i und soll lediglich zeigen, wie der Erfindungsgedanke
vorzugsweise praktisch verwirklicht wird. Soweit als möglich werden in den Abb.2,
3 und 4 die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Abb. i, um gleichartige Teile
zu bezeichnen.
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Die Pumpe besteht aus zwei scheibenartigen Teilen 39, 4o, die beispielsweise
aus einer Aluminiumlegierung bestehen, und einem mittleren scheibenartigen Teil
41 zwischen den ersteren, beispielsweise aus Stahl bestehend. Die Scheibe 39 ist
mit einem Flansch 42 versehen, in dem eine Reihe von Löchern 43 zur bequemen Befestigung
der Pumpe an der Verbrennungskraftmaschine vorhanden sind. Die Teile 29, 40 und
41 sind in irgendeiner zweckmäßigen Weise zusammengeschraubt, beispielsweise so,
daß (nicht dargestellte) Schrauben durch diese Teile gehen.
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Eine Antriebswelle 44 läuft in Lagern 45, die vom Teil 39 bzw. 40
getragen werden, und trägt in der Mitte zwei einander deckende Hubscheiben 46, zwischen
denen sich eine Einschnürung 47 der Welle befindet. Eines der Zahnräder i der Zahnradvorpumpe
ist auf die Welle 44 gekeilt und steht im Eingriff mit .dem anderen Zahnrad i, beide
Zahnräder sind aber in einer entsprechend ausgebildeten Vertiefung 48 (Abb. 2 und
4) des Teiles 39 untergebracht, wobei die Abdichtung durch eine Deckplatte 48a erfolgt.
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Die Hochdruckkolben i i, 12 bestehen aus einem einzigen zylindrischen
Teil, der durch Stifte 49 am unteren Teil einer kreisförmigen Hülse 5o angebracht
ist, wobei ein abgeflachter mittlerer Teil des genannten zylindrischen Teils sich
in einer Erweiterung 5oa der Hülse befindet, und zwar unterhalb der Einschnürung
47 der Welle 44. Die .Hülse 5o ist mit den Hubscheiben 46 mittels zweier exzentrischer
Teile 51 gekuppelt, die drehbar auf den Hubscheiben und innerhalb der Hülse
gelagert sind; hierbei ist ,der vordere Teil 51 in Abb.3 der Deutlichkeit wegen
fortgelassen. Die Mittellinie der Welle 44 ist gegenüber derjenigen der Hülse
5o in der Längsrichtung der Tauchkalben i i, i2 verschoben, so daß die Teile 5 i
nach Art der gewöhnlichen Pleuelstangen wirken, mit der Maßgabe, daß etwa der große
Kopf den kleineren Kopf umgibt. Die Tauchkolben 1i, r2 sind mit je einer Umfangsnut
52 versehen, die sich mit den Einlaßschlitzen 7, 8 in -den Zylindern 9 und io zu
dem Zweck deckt, dem Brennstoff den Eintritt in die genannten Zylinder zu gewähren,
und mit einer Öffnung 53 an den Außenenden der Tauchkolben durch radial gebohrte
Kanäle in Verbindung steht.
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Die Umfangsnuten 2,1, 22, 23 für die Umleitungskanäle zwischen den
in den Zylindern 9 und io in axialer Richtung hintereinander angeordneten Austrittskanälen
und ' dem Steuerventil sind in zwei Muffen 54 ausgebildet, die in Erweiterungen
des Zylintders 24 eingelötet oder sonstwie befestigt sind. In Abb. 3 sind vier Ringnuten
21, 22,23 und 23a für die Umleitungskanäle dargestellt und eine entsprechende
Zahl von Austrittskanälen in den Zylinderng und io. Auch der Druckausgleichkanal
32 ist als Verbindung mit,dem Zylinder 24 unmittelbar an dessen engerem Ende und
nicht am Ringraum dargestellt, der durch den schwächeren Teil 28 des Ventils 25
gebildet wird..
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In den Abb. 2, 3 und 4 sind die wirklichen Umleitungskanäle nicht
veranschaulicht; es ist aber zu erkennen, daß der Fachmann sie ohne weiteres durch
passende Bohrungen schaffen könnte.
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Damit die verschiedenen Teile der Pumpe durch den Brennstoff selbst
geschmiert werden können, ist im Kolben 12 ein Kanal 55 so ausgebildet, däß er eine
Verbindung zwischen dem Einlaßkanal. 8 und :dem Innern. der Hülse 50 zwischen
den exzentrischen Teilen 51
schafft; von hier kann der Brennstoff nur zwischen
den Laufflächen der Hubscheiben 46, !der Teile 51 und der Hülse 5o entweichen, so
daß deren wirksame Schmierung gewährleistet wird. Kanäle 56 sind auch in den Hubscheiben
46 und in der Welle 44 zu dem Zweck vorgesehen, einen Teil des schmierenden Brennstoffs
vom Raum zwischen den Hubscheiben zu den Hauptlagern 45 zu führen, von denen der
Überschuß in den
unteren Teil des Pumpeninnern und von hier durch
ein Abflußrohr 57 zurück in den Brennstoffbehälter .gelangt.
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Der Brennstoffeinlaß 2 zur Pumpe ist auf dem oberen Teil,des Flansches
4z angeordnet, das Hochdruckauslaßrohr 16 ist im Austritt auf der Druckseite der
Pumpe eingeschrauht, der sich in der Scheibe 41 befindet, und geht durch eine Öffnung
in der Scheibe 40.