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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Den Gegenstand der
Erfindung bildet eine Brennstoffeinsp.ritzpumpe für Brennkraftmaschinen, die so
ausgebildet ist, daß die Überschreituüg einer bestimmten Maschinendrehzahl verhindert
wird..
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Brennstoffeinspritzpumpen, welche diesen. Zweck erfüllen, sind an
sich bekannt. Von diesen unterscheidet sich der Erfindungsgegenständ im wesentlichen
durch sein Arbeitsprinzip. Dieses besteht darin, daß die vom Pumpenkolben bei Beginn
des Förderhubes verdrängte Flüssigkeit eine bestimmte Steuermasse, beispielsweise
die Masse des bewegliehen Ventilkörpers des Druckventils, bewegt, um in ihr eine
lebendige Kraft aufzuspeichern, welche bei Überschreibung einer bestimmten Maschinendrehzahl
zur Betätigung von Mitteln nutzbar gemacht wird, durch welche die Einspritzmenge
vermindert wird.
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In Anwendung dieses Arbeitsprinzips ist erfindungsgemäß der bewegliche
Ventilkörper des Druckventils einer Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
derart ausgebildet, daß er beim Anheben auf normale Höhe in bekannter Weise den
Weg für den Brennstoff vom Pumpenarbeitsraum zur
Druckleitung hin
freigibt, bei noch weiterem Anheben aber diesen Weg wieder verschließt.
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Er ist dabei der Erfindung gemäß weiter so ausgebildet, daß die Verringerung
der Einspritzmenge in der Kurve, welche diese in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Ventilkörpers bzw. der Maschinendrehzahl angibt, als. ein plötzlicher Abstieg
in Form von einfachen oder mehrfachen Stufen in die Erscheinung tritt. Dabei kann
die Einspritzmenge zu Null werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. i und z eine erste und zweite, Fig. 3 bis
6 eine dritte, Fig. 7 eine vierte und Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform einer Einspritzpumpe
gemäß der Erfindung; Fig.9 zeigt Betriebskurven, bei denen. die Abszisse der Geschwindigkeit
des Pumpenkolbens bzw. der Maschinendrehzahl und die Ordinate der Einspritzmenge
entspricht.
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Die in den Fig. i bis 8 beispielsweise dargestellten Einspritzpumpen
bestehen aus einem Zylinder i, in dem sich ein Pumpenkolben mit Steuerkanten 3,
4 und einer. Nut 5 zwischen. ihnen bewegt. Eine der beiden Steuerkanten 3, 4 kann
in bekannter Weise schräg sein. Die Einlaßleitung für den Brennstoff ist iu. Sie
dient zugleich am Ende der Einspritzung zum Zurückströmen der überschüssigen Brennstoffmenge.
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In der Ventilbohrung 6 ist der bewegliche Ventilkörper 9, io des Druckventils
angeordnet. Er hat unter seinem oberen kegeligen Teil 9 in an sich bekannter Weise
einen die Ventilbohrung 6 voll ausfüllenden Bund A von einer Höhe H, die so gewählt
ist, daß der Ventilkörper während des Antriebshubes eine genügende Geschwindigkeit
erhält. An seinem unteren Ende hat er einen ebenfalls die Ventilbohrung voll ausfüllenden
weiteren Bund B (Fig. 3 bis 8) oder einen zum oberen kegeligen Teil 9 spiegelbildlichen
weiteren unteren kegeligen Teil B (Fig. i und a), der mit einer Schrägfläche
15 zusammenarbeitet.
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Der Abstand L des Bundes B vom Bund A
(Fig. 1
bis 3) ist größer als die Höhe L der Ventilbohrung 6.
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Die Bunde A und B sind durch Rippen io verbunden, welche zur Führung
des Ventilkörpers 9, io dienen, ohne die Strömung der geförderten Flüssigkeit zu
behindern. Auf den Ventilkörper drückt eine im Raum 7 untergebrachte Feder i i,
deren Kraft regelbar sein kann. Da es zweckmäßig ist, die Masse des Ventilkörpers
9, io zu vergrößern" ist er mit einer zusätzlichen Masse 12 versehen.
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Damit die Flüssigkeit aus dem Pumpenarbeitsraum i auch dann noch entweichen
kann, wenn er gegen die Ventilbohrung 6 abgeschlossen ist, kann ein Kanal vorgesehen
sein, in dem ein unter der Wirkung einer Feder 17 stehender Hilfskolben i6 nachgiebig
ausweichen kann. Dieser Hilfskolben kann zwischen dem Pumpenarbeitsraum i und einem
Raum 18 liegen, der an die Brennstoffsaugleitung i° der Pumpe angeschlossen ist
(Fig. i). In diesem Fall muß die Kraft der Feder 17 größer sein als der auf der
Unterseite des Hilfskolbens 16 lastende Einspritzdruck. Der Raum 18 kann aber auch
an den Raum 7 angeschlossen sein (Fig. 2), in welchem Fall die Kraft der Feder 17
geringer sein kann, da der Einspritzdruck auf beiden Kolbenseiten lastet. Bei den
in den Fig.3 bis 8 dargestellten Ausführungsformen ist ein Hilfskolben nicht erforderlich.
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Die Ausführungsform nach der Fig. 8 weist die Besonderheit auf, daß
die axiale Höhe des unter dem oberen kegeligen Teil 9 des beweglichen Ventilkörpers
angeordneten, die@"entilbohrung voll ausfüllenden Bundes A auf verschiedenen Sektoren
des Ventilquerschnitts gestaffelt verschieden groß ist und die Höhe des am unteren
Ende angeordneten, ebenfalls die Ventilbohrung voll ausfüllenden Bundes B eine entsprechende
Gegenstaffelung aufweist.
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Gemäß Fig. 8 weist der Bund A teils die Höhe a, teils die Höhe a+
b auf. Zur Höhe d gehört eine Ausn ehmung Bo, die der Flüssigkeit freien Durehtritt
bietet, und ein unterer Bund B. Zur Höhe a -i- b gehört eine
Ausnehtnung C° und der untere Bund C. Durch diese besondere Ausbildung des Ventilkörpers
erhält man mehrere Arbeitsbereiche, je nach der Maschinendrehzahl und je nach der
Größe der durch entsprechende Verdrehung des PumpenkolbenS z eingestellten Fördermenge.
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Die Wirkungsweise bei den Ausführungsformen nach den Fig. i und =ist
die folgende: Mit dem Beginn des Förderhubes des Pumpenkolbens a wird zugleich auch
der bewegliche Ventilkörper 9, io angehoben. Er bewegt sich dabei in bezug auf die
Geschwindigkeit des Pumpenkolbens im Verhältnis der Zylinderquerschnittsfläche zu
dem freien Durchtrittsquerschnitt in der Ventilbohrung 6. Seine Hubbewegung endet,
wenn die Unterkante des Bundes A aus der Ventilbohrung 6 heraustritt.
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Unterhalb einer bestimmten Maschinendrehzahl bzw. Hubgeschwindigkeit
des Ventilkörpers9, io bleibt dieser in der normalen Zwischenstellung stehen, die
in Fig. i gestrichelt angegeben ist. Der Durchtrittsweg zur Druckleitung 8 ist dabei
dem Brennstoff in normaler Weise freigegeben, bis der Pumpenkolben z seinen Förderhub
beendet hat. Danach kehrt der Ventilkörper wieder auf seinen Sitz zurück. Der Hilfskolben
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bleibt dabei in seiner in den Abb. i und a dargestellten Ruhelage.
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Oberhalb einer bestimmten Maschinendrehzahl bzw. Hubgeschwindigkeit
dies Ventilkörpers 9, io bewegt sich dieser aber so weit nach aufwärts, daß der
untere Bund B die Eintrittsöffnung der Ventilbohrung 6 und damit den Brennstoffweg
zur Druckleitung 8 wieder verschließt. Die Brennstoffzufuhr zur Druckleitung 8 wird
also unterbrochen. Die, Kurve der Einspritzmenge nimmt plötzlich eine steil absteigende
Form an, wie dies. bei M1 in der Fig.9 dargestellt ist. Da der Brennstoff im Pumpenarbeitsraum
i von dem seinen Hub fortsetzenden Pumpenkolben z weiter verdrängt wird, muß nunmehr
der Hilfskolben 16 gegen den Druck der Feder 17 nachgiebig ausweichen. In dem Augenblick,
in dem der Abfluß des Brennstoffes durch die Leitung i° einsetzt, kehrt er wieder
auf seinen Sitz zurück.
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Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 7 hat der Bund B einen
so großen Durchmesser, daß er in die Ventilbohrung 6 hineintreten kann und diese
verschließt. Die Fig. 5 zeigt die normale Stellung des Ventilkörpers 9, io unterhalb
der bestimmten Maschinendrehzahl, bei der die Ventilbohrung 6 nicht verschlossen
wird und der vom Pumpenkolben -- geförderte Brennstoff frei in den Raum 7 und die
Druckleitung 8 strömen kann, bis der Pumpenkolben z seinen Förderhub. beendet hat.
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In der in Fig. 6 gezeigten Stellung des Ventilkörpers 9, io, die oberhalb.
der bestimmten Maschinendrehzahl eintritt, ist der Bund B so weit angehoben, daß
er in die Ventilbohrung 6 eingetreten ist und diese verschließt.
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Die Wirkungsweise der in der Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist
folgende: Wenn der Kopf des Pumpenkolbens a auf geringe Fördermenge eingestellt
ist, somit die Strecke e mit der Einlaßleitung i° zusammenarbeitet, ist die Fördermenge
v kleiner als das Volumen, das der Bewegung des Ventilkörpers g um die Strecke a
-I- b entspricht. Wenn die Geschwindigkeit des Pumpenr kolbens a bzw. die- Maschinendrehzahl
kleiner ist als cl, dann ist die Einspritzmenge gleich v1. Dieser Betriebszustand
ist in der Fig. 9 durch den waagerechten Ast der Kurve Ml wiedergegeben.
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Steigt die Maschinendrehzahl über c1 hinaus, so sperrt der Bund B
den Durchtritt. Die Einspritzmenge wird Null oder annähernd Null, was durch den.
steil abfallenden Ast der Kurve Ml im Diagramm der Fig. 9 dargestellt ist.
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Wenn der Kopf z des Pumpenkolbens auf große Fördermenge eingestellt
ist, somit die Strecke f mit der Einlaßleitung i0 zusammenarbeitet, ist die Einspritzmenge,
solange die Maschinendrehzahl kleiner als. c1 ist, gleich v2. Dabei wird der Brennstoff
durch die, Aus nehmung Bo gefördert. Dies ist beispielsweise b,-.i Überlast der
Fall. Dieser Betriebszustand ist in der Fig. 9 durch den ersten waagerechten Ast
der Kurve M2 veranschaulicht. Wenn die Maschinendrehzabl zwischen cl und c2 liegt,
wird der Brennstoff durch die Ausnehmung CO gefördert. Dies entspricht dem normalen
Betriebszustand', bei dem die Einspritzmengealso gleich v3 ist. Dieser Betriebszustand
ist durch den zweiten waagerechten Ast der Kurve M2 gekennzeichnet.
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Wenn schließlich die Maschinendrehzahl höher als c2 ist, dann ist
die lebendige Kraft des Ventilkörpers so groß, daß der Bund C in die Bohrung 6 eindringt:
Damit wird die Einspritzmenge, zu Null, was in der Fig.9 durch den zweiten, steil
abfallenden Ast der Kurve M2 -wiedergegeben ist.
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Soll die Kurve der Fördermenge bei der Grenzmaschinendrehzahl einen
weniger plötzlichen Abfall zeigen, so können geeignete Dämpfungsmittel, Stoßdämpfer
od. dgl. vorgesehen werden, welche die Bewegung des Ventilkörpers 9, io dämpfen.
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Mit den beschriebenen Vorrichtungen können noch andere Mittel zum
Regeln der Grenzgeschwindigkeit verbunden «erden. Beispielsweise läßt sich die Stärke
oder die Nachgiebigkeit der Feder i i verändern., gegebenenfalls kann dies. von
außen her geschehen.
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Zwecks Änderung der Grenzmaschinendrehzahl kann man auch die Masse
in des Ventilkörpers 9, 1o, seinen lichten Durchtrittsquerschnitt, seine Hubhöhe
od. dgl. verändern.
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Bei der Ausführungsform nach der Fig. 7 ist zwischen der Ventilbohrung
6 und dem Raum 7 eine Nebenschlußleitung 13 vorgesehen, deren Querschnitt mittels
einer Regulierschraube 1.4 verändert werden kann. Diese Nebenschlußleitung ist gemäß
der Fig.7 in der Pumpenwandung vorgesehen, sie kann aber auch im Ventilkörper oder
im Pumpenkolben angebracht sein. Mit der Regulierschraube 14 kann die Geschwindigkeit
des Ventilkörpers veränderlich einbestellt und die Regelungsvorrichtung jeder gewünschten
Maschinendrehzahl angepaßt werden.