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Brennstoff-Kolbenpumpe für Einspritz-Brennkraftmaschinen Bekannt sind
Brennstoff-Kolbenpumpen für Einspritz-Brennkraftmaschinen mit einem sowohl als Saug-
als auch als Rückströmorgan dienenden, nach außen öffnenden Ventil, das, im Takte
des Pumpenkolbens angetrieben, die Verbindung zwischen Pumpendruckraum und Saugleitung
nur während des mittleren, zur Einspritzung benutzten Teiles des Kolbendruckhubes
absperrt und in der einen Richtung kraftschlüssig, z. B. durch eine Feder, in der
anderen zwangsläufig durch den mechanischen Antrieb bewegt wird. Die Kolbenpumpe
gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten dieser Art dadurch, daß
das Ventil durch die auf dasselbe wirkende elastische, z. B. Federkraft, dauernd
im Öffnungssinne beeinflußt ist und während der Einspritzzeit durch den mechanischen
Antrieb entgegen dieser Kraft unter Vermittlung eines Getriebes auf seinen Sitz
gepreßt wird, welches mindestens in dem Maße nachgiebig ist, daß ein dichter Ventilschluß
erreicht wird. Um den Vorteil solcher Anordnung ersichtlich zu machen, kann hingewiesen
werden, daß sie ermöglicht, das gleichzeitig zum Saugen und zum Rückströmen dienende
Ventil als sich nach außen öffnend und mechanisch schließend auszubilden, während
bei einer Anordnung des mechanischen Öffnens nach außen zwei wesentliche Nachteile
hervorgehen würden, nämlich erstens, daß zwei Nocken oder ähnliches bzw. ein zweimal
bei jedem Arbeitszyklus öffnender Nocken erforderlich sein würden, und zweitens,
daß die Belastung auf die Steuerungsteile des Ventils nicht nur während der relativ
kurzen Einspritzungszeit, sondern auch während des ganzen Saughubes des Pumpenkolbens
andauern würde.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
und zwar zeigen Abb. i einen lotrechten Schnitt, Abb. 2 eine Einzelheit in Vorderansicht,
Abb.3 einen teilweisen Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i.
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Abb. 4, 5, 6, 7 zeigen einen Teil der Vorrichtung, nämlich die Nockenanordnung,
in unterschiedlichen Arbeitslagen.
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Der Pumpenkolben i wird durch nicht dargestellte Nocken oder ähnliches
mittels des Stößels 2 vorgetrieben, während eine Gleithülse 4 von viereckigem oder
anderem nicht rundem Ouerschnitt den Kolben iungibt und sich an den Stößel unmittelbar
anlegt. Die Gleithülse 4 dient zur Aufnahme des größten Teiles einer Druckfeder
5, mittels welcher der Kolben während des Saughubes zurückgebracht wird und wodurch
die Hülse 4 dauernd
mit dem Stößel 2 in Berührung bleibt. Das Abflußventil
6 der Pumpe sowie der Sitz 7 sind oberhalb des oberen Endes des Kolbens angeordnet,
und zwar axial etwas seitlich versetzt. Das Ventil 6 kann von irgendeiner selbsttätig
wirkenden Art sein, besitzt jedoch eine kegelförmige Kammer 8 an dem unteren Ende
des Ventilsitzes. In den unteren Teil dieser Kammer 8, welcher sich seitlich des
Pumpenzylinders ii befindet, mündet ein Saug- und Rückströmkanal9 aus, welcher aufwärts,
und zwar in derselben Ebene wie die Zylinderachse, jedoch in einem Winkel dazu verläuft.
Das äußere bzw. untere Ende des Kanals 9 schließt sich an einen breiteren Kanal
an, welcher zur Aufnahme des Saug-und Rückströmventils io dient, so daß dann beim
Aufwärtsdruck das Ventil die nahe dem Zylinder i i befindliche Öffnung schließt.
Das Ventil io besitzt eine Ventilstange iox von breiterem Durchmesser, welche am
unteren Ende einen Flansch i2 aufweist. Zwischen diesem Flansch und dem Ventilgehäuse
ist eine Druckfeder 13 von einer geringen, jedoch genügenden Spannung eingelegt,
um das Ventil io beim Saughub des Kolbens i kraftschlüssig offen zu halten.
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Der Flansch 12 legt sich dauernd an einen Stößel 14 an, welcher in
einem Gehäuse unter dem Einfluß einer Druckfeder 15 steht, welche stärker als die
Feder 13 gespannt ist. Das Gehäuse bildet das Außenende eines Hebels 16, welcher
bei 1611 an dem-Pumpengestell gelenkig gelagert ist. Der Hebel 16 besitzt eine verhältnismäßig
erhebliche Länge und daher eine Eigenfederung, infolge welcher es unter Umständen
möglich ist, von der Feder 15 Abstand zu nehmen, da die erforderlichen Bewegungen
innerhalb der Größenordnung von o,i5 bis o,2-mm enthalten sind. Der Aufwärtshub
des frei verschiebbaren Stößels. r4 unter dem Einfluß der Feder i5 wird durch eine
Schraubenmutter i7 begrenzt,-die-sich lose gegen das Gehäuse anlegt, wodurch die
Feder 15 unter einer begrenzten- Spannung gehalten wird, die bei -normaler Arbeitsweise
eine zwangsläufige Betätigung des Ventilstieles iox ermöglicht, jedoch das Nachgeben
des letzteren bei übermäßigem Druck des Brennstoffes zuläßt, wodurch--das Ventil
io gleichzeitig als Sicherheitsventil wirkt. Ferner ist die Feder 15 wirksam,
um etwaige Ungleichmäßigkeiten der später beschriebenen Nockenvorrichtung aufzunehmen.
Diese Nockenvorrichtung ist derart ausgebildet, daß sie mit. dem Kolben sowohl bei
dessen Aufwärts- wie auch Abwärtshub mitbewegt wird. Dieser Nocken 18 ist zu diesem
Zweck an- der Gleithülse4 mittels eines Schwenkzapfens i9 angelenkt, welcher durch
zwei Seitenwandungen 2o der Hülse 4 abgestützt wird. - Infolgedessen ist der Nocken
18 verschwenkbar und kann in und außer seiner wirksamen Lage in besonderer Weise
betätigt werden. Diese Betätigung erfolgt durch Anordnung eines zweiten oder zusätzlichen
Nockens in Gestalt eines hin und her gehenden mit Rampen versehenen Schlittens 2i,
welcher hinter dem Nocken 18, d. h. _ zwischen dem letzteren und der Hülse 4 angeordnet
ist. Der Schlitten 2i, der frei verschiebbar ist, besitzt eine schräg verlaufende
Schulter 22, die mit der ebenfalls schräg verlaufenden Schulter 23 an der hinteren
Fläche des Nockens 18 derart zusammenwirkt, daß der letztere in und außer seiner
wirksamenLage selbsttätig verschwenkt wird, und zwar je nach der relativen Stellung
des Schlittens 21 in bezug auf den sich mit dem Kolben mitbewegenden Nocken 18.
Der Schlitten 21 bewegt sich gemeinsam mit der Hülse 4 durch Reibung, welche mittels
eines Kupplungsstiftes 24 hervorgerufen wird, der unter der Einwirkung einer Druckfeder.
steht und oberhalb des Schwenkzapfens i9 verläuft, so daß diese Feder bestrebt ist,
den unteren Arm des hebelartigen Nockens 18 gegen den Schlitten 2i dauernd anzupressen.
Während die Mitnahme des Schlittens 21 durch den Nocken i& beim Abwärtshub durch
den Eingriff der Schultern 22, 23 gesichert wird (s. Abb.4, 5), ist die Bewegung
des Schlittens 21 beim Aufwärtshub durch das Eingreifen des Kupplungsstiftes 24
in einen Einschnitt des Schlittens 2,1 gesichert (s. Abb. i, 6, 7)-Das Saug-- und
Rückschlagventil io wird auf seinen Sitz gedrückt, also geschlossen, wenn der nach
Abb. 6 durch den Schlitten 21 mit seinem unteren Ende von der Hülse 4 entfernte.
Nocken 18 beim Aufwärtsgang der Hülse 4 den Hebel 16 gemäß Abb. 7 verschwenkt hat,-und
bleibt so lange geschlossen, bis (vgl. Abb. i) beim weiteren Aufgang der Hülse und
Anhalten des Schlittens 21 durch den Anschlag 25 die Schulter 23 des Nockens 18
an der Schulter 22 des Schlittens 21 heruntergleitet.
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Der den Aufwärtshub des Schlittens 2,1 am oberen Hubende begrenzende
Anschlag 25 ist als Schrägfläche ausgebildet, die von dem Zentrifugalregler des
Motors oder durch irgendeinen anderen beweglichen Teil betätigt wird. Dadurch kann
das -Ende des Ventilschlusses und damit die Fördermenge der Pumpe geregelt werden.
Das untere Ende des Abwärtshubes des Schlittens wird durch einen ortsfesten Anschlag
26 begrenzt, der am Pumpengehäuse angebracht ist.
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Anstatt des verschwenkbaren Nockens 18 und des hin und her gehenden
Schlittens 2i_ kann auch-eine andere ähnlich wirkende Ausbildung vorgesehen sein.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:
Angenommen, daß sich der Kolben i bzw. die Hülse 4 an der obersten Grenze des Aufwärtshubes
befindet (s. Abb. 4), so ist ersichtlich, daß das Ventil io die Freiheit hat, sich
selbsttätig durch die Wirkung der Feder 13 zu öffnen, weil der Hebel 16 durch die
Lage des Nockens 18 die Möglichkeit hat, dem Stößel 14 die dazu notwendige Bewegung
zu gestatten. (In Fig.4 entspricht die strichpunktiert gezeichnete Lage des Hebels
dem Schließen, die ausgezogen gezeichnete Lage dem Öffnen des Ventils.) Dabei stehen
die Schultern 22 und 23 in Anlage. Von diesem obersten Hubende an beginnt der Kolben
und damit auch der Nocken 18 sich nach abwärts zu bewegen, wobei der Kolben seinen
Saughub ausführt (s. Abb. 5). Das Ventil io bleibt dabei geöffnet. Die Schultern
22, 23 bleiben miteinander in Anlage. Der Nocken 18 nimmt den Schlitten 21 durch
diesen Eingriff mit. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Schlittens 18 aus der
Lage nach der Abb. 5 in die Läge des unteren Hubendes nach Abb. 6 stößt der Schlitten
21 auf den Anschlag 26. Er wird dadurch angehalten, und es muß bei weiterem Herabgehen
der Hülse 4 der Nocken 18, mit seiner Schulter 23 an der Schulter 22 des Schlittens
2i entlanggleitend, durch Drehung um die Achse i9 in die in Abb. 6 gezeichnete Lage
gelängen, wobei der Kupplungsstift 24 in den Einschnitt des Schlittens 21 gelangt.
Durch diese Verschwenkung des Nockens 18 wird er in eine solche Lage gebracht, daß
bei dem nun beginnenden Aufwärtshub des Nockens 18 der Hebel 16 im Uhrzeigersinne
verschwenkt wird, wodurch der Stößel 14 das Ventil io entgegen der Wirkung der Feder
13 zwangsläufig schließt, da die Feder 15 stärker als die Feder 13 ist. Infolge
der Einstellbarkeit der oberen Hubgrenze mittels des Teiles 25 kann der Beginn des
Ventilöffnens in Abb. 7 eingestellt werden. Der Nocken 18 ist vorzugsweise so ausgebildet,
daß derselbe seine dem Ventilschluß entsprechende Lage erst dann erreicht, nachdem
der vorspringende Teil, also der eigentliche Nocken, an dem Hebelende vorbeigegangen
ist, wie aus dem Vergleich der Abb. 6 und 7 ersichtlich ist. Auf diese Weise bleibt
das Ventil io bis zum Schluß des Abwärtshubes geöffnet, und der Brennstoff kann
während dieser Zeit ununterbrochen aus dem Brennstoffkanal 27 durch den Kanal 9
zu dem Zylinder i i zutreten.
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Bei dem nun beginnenden Aufwärtshub der Hülse 4 und des Nockens 18
wird der Schlitten 21 durch den Eingriff des Kupplungsstiftes 24. nach aufwärts
mitgenommen, während der Hebel 16 durch den Vorsprung des durch den Schlitten 21
nach links verschwenkten Nockens 18 derart `verschwenkt wird, daß das Ventil io
sich zu schließen beginnt. Aus Abb. 7 bzw. i im Vergleich mit Abb. 4. läßt sich
ersehen, daß das Ventil io geschlossen bleibt, bis die Lage nach Abb. 4 (oberste
Hubgrenze des Kolbens i) erreicht ist. Der Brennstoff wird während dieses Aufwärtshubes
durch das Druckventil 6 hindurch in den Motorzylinder eingespritzt. Dabei ist der
Schlitten 21 auf seinem Anschlag 25 in Eingriff gestoßen und dadurch festgehalten
worden. Gegen Ende des Aufwärtshubes, d. h. beim Übergang aus der Lage nach der
Abb. 7 in diejenige nach der Abb. q., bewegt sich der Nocken 18 in bezug auf den
Schlitten 21 relativ derart, daß der Nocken 18 mit seinem unteren Ende nach rechts
verschwenkt wird, wodurch das Ventil io sich zu öffnen beginnt. Da der Anschlag
25 bzw. dessen Schrägfläche, sei es von dem Zentrifugalregler des Motors, sei es
durch andere bewegliche Teile, in seiner Lage einstellbar ist, d. h. daß der Zeitpunkt
bestimmt werden kann, in welchem der Schlitten 21 festgehalten wird und eine Verschwenkung
des Nockens 18 folgen kann, so läßt sich erreichen, da die Anschlagfläche weiter
oder näher dem obersten Hubende verbracht werden kann, daß die Hublänge des Schlittens
und somit der Schluß der Brennstoffeinspritzung in den Zylinder in dem Betrieb entsprechender
Weise veränderlich und einstellbar ist. Die beiden Grenzen der einstellbaren Anschlagfläche
25 können derart ausgebildet sein, daß in der einen derselben der Schlitten 21 durch
die untere Grenze so früh festgehalten wird, daß der Nocken 18 in die Ausnehmung
des Schlittens 21 einspringt, bevor der Hebel 16 überhaupt betätigt wird und eine
Einspritzung nicht vor sich geht, während in der anderen Lage, nämlich der dargestellten,
die Einspritzung bis nahe zu dem obersten Hubende des Aufwärtshubes fortgesetzt
wird.
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Auf diese Weise arbeitet der Nocken derart, daß die Wirksamkeit der
Nockenfläche durch die Rampen auf bestimmte Zeiträume begrenzt ist, und zwar so,
daß das Schließen des Ventils in einem bestimmten, im Beginn des Druckhubes liegenden
Zeitpunkt und das Ventilöffnen an einem veränderlichen Zeitpunkt des Druckhubes
erfolgt.