-
Einspritzpumpe mit Antrieb durch den Verdichtungsdruck im Verbrennungszylinder
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einspritzpumpe mit Antrieb durch den Verdichtungsdruck
im Verbrennungszylinder, bei der der Verdichtungsdruck auf einen Stufenkolben wirkt,
dessen kleinerer Kolben den Tauchkolben der Brennstoffpumpe darstellt, und bei der
der Förderbeginn der Pumpe durch Verstellung der Kraft der Belastungsfeder eines
Druckventils eingestellt wird, das die Verbindung zwischen dem Pumpendruckraum und
der Druckleitung steuert und so ausgebildet ist, daß der auf dasselbe im (Öffnungssinne
angreifende Brennstoffdruck bei geschlossenem Ventil auf eine kleinere Fläche wirkt
als bei geöffnetem. Bei der bekannten Anordnung dieser Art ist am Anfange des Öffnens
des Ventils der Druck von der Schließfeder abhängig, und diese Abhängigkeit bleibt
auch bestehen.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Abhängigkeit zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird der Führungskolben des Druckventils oberhalb der Ventilsitzfläche
mit einer entgegengesetzt gerichteten Sitzfläche versehen, die nach dem Öffnen des
Ventils zum Aufsitzen an dem Ende der Führungsbohrung des Führungskolbens kommt.
Hierdurch wird einerseits eine vollkommene Abdichtung erzielt, und außerdem wird
der Brennstoffdruck im Druckraum von der Kraft der Schließfeder des Ventils unabhängig.
Der Druck im Druckraum steigt so hoch, als es die durch den Kompressionskolben ausgeübte
Kraft erlaubt.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar
stellen Abb. z einen Längsschnitt der Einspritzpumpe, Abb. 2 und 3 Druckdiagramme
eines Zweitaktverbrennungszylinders und des Gegendruckraumes des Antriebszylinders
der Einspritzpumpe bei Nullfüllung und Höchstfüllung der Einspritzpumpe dar.
-
Das Gehäuse a ist mit dem Gewindezapfen b in den Verbrennungszylinder
eingeschraubt. Die Kanäle c verbinden den Kompressionsraum des Verbrennungszylinders
mit dem Raum d der Einspritzpumpe. Durch Anbringen mehrerer kleiner Kanäle c wird
die heiße Kompressionsluft vom Verbrennungszylinder beim Durchströmen besser gekühlt
und die Wärme nach dem Zylinderdeckel der Maschine besser abgeführt. Der Antriebskolben
e ist mit dem Brennstoffpumpenkolben f verbunden. Das Kolbenflächenverhältnis der
Kolben e und f ist nach dem gewünschten Druckverhältnis zwischen Komhressionsenddruck
des Verbrennungszylinders und Einspritzdruck zu wählen. Bei entspanntem Inhalt des
Verbrennungszylinders befinden sich die beiden Kolben e und f im Saughubende.
Hierbei gibt das kegelförmgie Ende g des Kolbens f den Saugringkanal
h frei. Der bei i unter Überdruck dem Pumpenraum k zugeleitete Brennstoff
strömt
über das Regelventil m und einen oder mehrere Saugkanäle L in den Pumpenraum k.
Das Regelventil m wird vom Regler der Verbrennungsmaschine mehr oder weniefi geöffnet,
so daß der Pumpenraum k eil, sprechend verschiedene Füllungen erhält.
-
Bei Beginn der Kompression im Verbren=; nungszylinder werden die Kolben
e und f so weit in den Pumpenraum %t hineingedrückt, als es die eingeschlossene
Brennstoffmenge zuläßt. Der Saugkanal h wird von der Kolbenkante st nach kurzem
Hub abgeschlossen, so daß kein Brennstoff mehr zur Saugleitung l zurückfließen kann.
Der Pumpenkolben f muß dann mit dem Kompressionskolben e trotz steigender Kompression
im Verbrennungszylinder imStillstand verharren, bis derKompressionsdruck im Verbrennungszylinder
die Höhe erreicht hat, bei welcher der Brennstoffdruck im Pumpenraum k so hoch gestiegen
ist, daß das Druckventil o aufgedrückt wird. Die Abmessungen der Pumpe und ihres
Antriebskolbens werden zweckmäßig so gewählt, daß das Ventil o kurz vor Erreichen
der größten Verdichtung im Verbrennungszylinder geöffnet wird. Die Belastung des
Druckventils o erfolgt durch die Feder p, die ihren Druck über die Platte q auf
das Ventil o überträgt. Die Federkraft der Feder p kann durch die Kapselschraube
y verstellt werden, so daß hierdurch der Öffnungsbeginn des Ventils o und damit
der Zündzeitpunkt des Motors in dem gewünschten Maße während des Betriebes verlegt
werden kann.
-
Das Druckventil o besitzt einen gegen den atmosphärischen Druck dichtenden
Führungskolben s. Beim Anheben des Ventils o vergrößert sich das Volumen des Druckraumes
t um das Anhubv olumen des Führungskolbens s. Bei geschlossenem Ventil o ist nur
eine verhältnismäßig kleine Fläche dieses Ventils o dem Druck im Pumpenraum k ausgesetzt.
Der Druck in diesem Raum muß daher verhältnismäßig hoch steigen, bis er unter diesen
Umständen das Ventil o entgegen der Kraft der Feder p öffnen kann. Sobald das Ventil
o sich jedoch zu heben beginnt, wird die volle Ventilfläche dem Brennstoffdruck
ausgesetzt, so daß sich ein rasches Öffnen des Ventils o ohne Drosselwirkung ergibt.
-
Im Augenblick des öffnens des Druckventils o wird der Pumpenkolben
f durch den Antriebskolben e, der bis zum Erreichen des Öffnungsdruckes für das
Ventil o zum Stillstand kam, plötzlich weiterbewegt und drückt dann den Brennstoff
durch das Ventil o in den Druckraum t. Der Brennstoffdruck wird vorläufig im Druckraum
t nur so hoch steigen können, als es die Feder p auf den Querschnitt des Führungskolbens
s zuläßt. Ist dann das Ventil o durch den Brennstoffdruck so hoch gedrückt worden,
daß der Rücksitz zt an der Führungsbohrung des Führungskolbens s zum Aufsitzen kommt,
so steigt dann der Brenn-@.toffdruck im Druckraum t so hoch, wie es ..ie Kraft des
Antriebskolbens e zuläßt.
-
:-'`':Der Brennstoff wird schon bei Beginn des xOffnens des Ventils
o unter dem zunächst geringen Druck (entsprechend der Feder p) in die Druckkanäle
v, v1, v' gedrückt, öffnet das federbelastete Rückschlagventil w und spritzt
aus der Düse x in den Verbrennungsraum.
-
Ist dann der Brennstoffpumpenkolben f am Hubende vor dem Druckventil
o angekommen, so wird sich der während des Pumpenhubes in voller Höhe erzeugte Brennstoffdruck
wieder vermindern. Der Brennstoffdruck ist alsdann wieder von der Feder p abhängig,
und das Ventil o wird unter Fördern seines verdrängten Volumens wieder auf seinen
Sitz y gedrückt. In diesem Zeitpunkt hört das Spritzen des Brennstoffes durch die
Düse x auf.
-
Nach Beendigung des Einspritzvorganges und Entspannung des Inhaltes
des Verbrennungszylinders bewegt sich der Antriebskolben e nach dem Saughubende
hin, wenn der Druck im Druckraum d kleiner wird als der Druck im Gegendruckraum
z zusätzlich des Druckes der Hilfsfeder A und abzüglich des sich bildenden Unterdrucks
im Pumpendruckraum k. In dem Gegendruckraum z wird sich schon nach wenigen Kolbenspielen
eist mittlerer Druck einstellen, welcher durch die Undichtigkeit des Kompressionskolbens
entsteht. Der Gegendruckraum z ist gegen den atmosphärischen Druck abgeschlossen.
Die Druckschwankungen im Gegendruckraum z besitzen eine ähnliche Charakteristik
wie das Druckdiagramm im Verbrennungszylinder, jedoch mit dem Unterschied, daß die
Druckschwankungen bedeutend niedriger sind. Der effektive Druck, der auf den Antriebskolben
e wirkt und welcher sich aus dem Differenzdruck zwischen dem Kompressionsdruck vom
Verbrennungszylinder abzüglich dem Druck im Gegendruckraum z und dem Druck der Feder
A bildet, ergibt den Pumpendruck im Druckraum k. Das zum gewünschten Zünd-Zeitpunkt
richtige Öffnen des Druckventilkegels o kann während des Betriebes mit der Feder
p eingestellt werden.
-
Dadurch, daß der Gegendruckraum z nach der Atmosphäre abgeschlossen
ist, muß das darin befindliche Gas vom Verbrennungszylinder durch die Undichtigkeit
des Kompressionskolbens bei entspanntem Verbrennungszylinder wieder zum Teil zurückexpandieren
und kühlt dadurch den Kompressionskolben e.
-
Die Charakteristik des Druckdiagrammes vom Gegendruckraum z und des
Druckdiagrammes vom Verbrennungsraum ist in Abb. 2
und 3 dargestellt.
Abb. 2 stellt den Druckverlauf bei reiner Kompressionsarbeit des Verbrennungszylinders
dar, Abb.3 dagegen bei höchster Motorleistung.
-
Durch die Veränderung des mittleren Druckes vom Verbrennungszylinder
verändert sich auch der mittlere Druck im Gegendruckraum z. Diese Veränderung ergibt
auch eine selbständige Veränderung des Zündzeitpunktes, welcher günstig wirkt. Es
wird demnach der Zündpunkt bei Leerlauf des Motors etwas früher erfolgen. Bei Höchstlast
erfolgt die Zündung in späterem Zeitpunkt. In den Diagrammen Abb. 2 und 3 sind beispielsweise
zahlenmäßig die Druckverhältnisse eines Zweitakt-Dieselmotors angegeben, die nach
den gewollten Verhältnissen auch entsprechend geändert werden können.
-
Die kegelförmige Ausbildung g des Pumpenkolbens f paßt genau in dieForm
derZwischenplatte B und der unteren Fläche des Ventils o, so daß der Druckraum o
praktisch keinen schädlichen Raum besitzt und die Pumpe auch bei lufthaltigem Brennstoff
sicher gegen jeden Druck fördert.
-
Für das zeitlich genaue öffnen des Druckventils o ist es nötig, daß
der Druckraum t vor der Kompression des Pumpenkolbens f drucklos gemacht wird, da
die Differenzdruckfläche zwischen dem Führungskolben s und dem Ventil o sonst durch
den Brennstoffdruck gegen die Feder p belastet würde und das Ventil o nicht mehr
allein der Belastung der Feder f folgen würde.
-
Die Entlastung des Druckraumes t und der Druckkanäle v, v1, v= findet
durch den Entlastungskanal C statt. Dieser Kanal mündet von der Druckleitung nach
dem Druckraum h und wird am Saughubende vom Pumpenkolben f freigegeben. Der
Druckraum k ist ebenfalls durch die Kanäle l mit der Brennstoffsaugleitung verbunden
und drucklos gemacht. Der Entlastungskanal C ist unterhalb des Saugringkanals h
angeordnet, so daß in den Kanal C auch während des Druckhubes des Pumpenkolbens
f durch etwaige Undichtigkeiten kein Druck in der Druckleitung v und dem Druckraum
t entstehen kann. Der zwischen dem Pumpenkolben f an der Kanten etwa durchtretende
Brennstoffdruck wird in den Saugringkanalla nach der Brennstoffsaugleitung sicher
abgeleitet.
-
Die Bohrung des Führungskolbens s besitzt eine Ringnut D, welche den
etwa vom Druckraum t durchtretenden Brennstoff durch die beiden Kanäle E und F nach
der Brennstoffsatigleitung zurückleitet.