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Einspritzpumpe Bei Motoren, denen der Brennstoff durch Einspritzpumpen.
zugeführt wirdy ergibt sich meistens der Nachteil, daß die bei Vollast geförderte
Brennstoffmenge nicht bei allen Drehzahlen übereinstimmt mit der zur Erzielung einer
einwandfreien Verbrennung noch zulässigen Brennstoffmenge. Im allgemeinen nimmt
nämlich die pro Hub angesaugte Luftmenge mit zunehmender Drehzahl ab, und man; ist
daher genötigt, die bei der Höchstleistung den Zylindern zuzuführende Brennstoffmenge
so. zu bemessen, daß diese bei einer bestimmten Drehzahl der verminderten Füllung
entspricht. Da jedoch die Einspritzpumpen bei allen Drehzahlen praktisch gleichmäßige,
vielfach sogar mit zunehmender Drehzahl steigende. Brennstoffmengen fördern, tritt
bei niedrigeren Drehzahlen, die z. B. bei Fahrzeugmotoren gerade in Steigungen auftreten,
eilte Leistungsminderung gegenüber der auch bei einwandfreier Verbrennung möglichen
Leistung auf, da den Zylindern dann nicht mehr die der vergrößerten Füllung entsprechende
größere Brennstoffmenge zugeführt wird.
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Die Brennstoffördermenge wird insbesondere. mit zunehmender Drehzahl
größer, wenn die Pumpen einen schiebergesteuerten Saugkanal aufweisen. Bei großer
Geschwindigkeit des Förderkolbens setzt der Fördervorgang
nämlich
infolge der li°i der Bewegung der Brennstoffteilchen auftretenden Drosselwirkung
ein, bevor die Steuerkante den Saugkanal vollständig abgeschlossen hat; bei niedriger
Kolbengesch-,vindigkeit beginnt der Fördervorgang erst bei nahezu vollständigem
Abschluß des Saugkanals.
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Die Erfindung bezweckt, ohne zusätzliche von der Drehzahl abhängige
Regeleinrichtungen die Höchstfördermenge der Pumpe dem mit der Drehzahl sich ändernden
Brennstoffaufnahmevermögen der -Maschine anzupassen. Die Erfindung besteht darin,
daß durch ein bewegliches 1"entilglied gesteuerte Drosselquerschnitte derart angeordnet
und ausgestaltet sind, daß sie sich im Zusammenwirken des beweglichen 1'entilgliedes
mit den Innenwandungen seines Gehäuses erst nach größerem Hui, des Ventilgliedes
wesentlich erweitern. Bei dieser Ausgestaltung des Ventils muß das bewegliche Ventilglied
bei hoher Drehzahl einen wesentlich größeren Hubvollführen als bei geringer Drehzahl,
bei der mir kleine Durcliflußquerschnitte erforderlich sind und der Ventilhub infolgedessen
geringer ist. Bei der nach Beendigung des Förderhubes z. B. durch das Aufsteuern
des Rücklaufkanals eingeleiteten Schließbewegung wird der Durchflußquerschnitt für
den Brennstoff schnell enger, und der Brennstoffstrom wird infolgedessen gedrosselt.
Dabei wird das Volumen der Druckleitung um das Hubvolumen vergrößert. das derVentilkörper
während des weiteren Verlaufes der Schließbewegung frei gibt. Der 1'entilkörper
"wirkt also wie die bekannten Entlastungskölbchen, unterscheidet sich jedoch von
diesen sehr wesentlich dadurch, daß das Entlastungsvolumen bei holten Drehzahlen
wesentlich größer ist als bei kleinen Drehzahlen. Bei einer infolge hoher Drehzahlen
eintretenden großen Entlastung der Druckräume wird aber beim nächsten Förderhub
mehr Brennstoff zum Nachfüllen der Druckräume benötigt, es tritt daher nur ein kleinerer
Anteil des gesamten in die Druckleitung geförderten Brennstoffes aus der Einspritzdüse
in den Zvlinder der Brennkraftmaschine als bei der infolge kleinerer Fördergeschwindigkeit
eintretenden geringeren Entlastung.
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Bei einem bekannten Druckventil für Einspritzpumpen sind zwar bereit.
durch den Ventilkörper steuerbare enge Kanäle vorhanden, die als Drosselquerschnitte
angesehen werden können. Der Durchlaßquerschiiitt dieser Kanäle ist jedoch über
den gesamten Hubbereich des Ventils unveränderlich. Im Gegensatz zu diesem bekannten
Ventil wird infolge dos beim Erfindungsgegenstand vorhandz#rien. s:cli mit größerem
Hui, des beweglichen Ventilgliedes stark erweiternden Drosselquerschnittes die durch
die Erfindung bezweckte Anpassung der Einspritzmenge an das mit der Maschinendrehzahl
sich ändernde Brennstoffaufnahmevermögen und eine einwandfreie Angleichung an die
jeweils gewünschten Einspritzkennlinien ermöglicht. In der Zeichnung zeigt Abh.
i ein Schaubild mit verschiedenen Einspritzkennlinien; in Abb. -2 ist ein entsprechendes
Schaubild dargestellt, das die von den Einspritzpumpen geförderten Brennstoffmengen
in Abhängigkeit von der Drehzahl zeigt: Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel de:
Erfindungsgegenstandes. Die Linien A, B und C der Abb. i zeigen den bei der
Höchstleistung von verschiedenen Motoren benötigten Brennstoffbedarf in Abhängigkeit
von der Drehzahl. Die Abzisse ui bezeichnet die niedrigste Betriel,sdrelizahl von
etwa 4.oo Umdr./min, während das Bezu-zeIchen n., die höchste Betriebsdrehzahl von
etwa 2ooo Umdr./min bedeutet. Der Brennstoffbedarf vieler -Motoren verläuft nach
der Linie .d, während andere Bauarten infolge der bei höheren Drehzahlen günstigeren
Durchwirbelung der Luftfüllung eine nach Linie ß oder sogar C verlaufende Kennlinie
aufweisen.
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Umgekehrt liegen die Verhältnisse bei den Einspritzpumpen, deren Förderkennlinien
in Abb. 2 dargestellt sind. Infolge der bei höheren Drehzahlen verstärkten Spaltwirkung
zeigen die schiebergesteuerten Pumpen eine Kennlinie bi bei Ventilpumpen bleibt
die Förderung gemäß Linie BI bei allen Drehzahlen ungefähr gleich, während die für
-Motoren mit der Kennlinie --1 der Abb. i #wünschenswerti Kennlinie <4l bisher
nur durch umständliche. in Abhängigkeit von der Dreizahl arbeitende mechanische
Zusatzregler erreicht werden kann. Wenn ohne diese Zusatzregler eine nach der Linie
C1 arbeitende Einspritzpumpe für einen -Motor mit der Kennlinie-4 verwendet werden
soll, muß die Fördermenge auf eine der Ordinate übern., bis zum Schnittpunkt mit
Linie A der Abh. i entsprechende geringere Fördermenge gedrosselt werden. Trägt
man nun in Abb. i von diesem Schnittpunkt ausgehend die in der Linie C1 der Abb.
2 entsprechende Kennlinie e1 ein, wie gestr iclielt angedeutet, so schneidet diese
die Ordinate über ni im Punkt P; die Leistung sinkt also bei niedriger Drehzahl
um einen der um die Strecke .ii verminderten Förderung entsprechenden erheblichen
Betrag-.
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Die Erfindung ermöglicht, daß ohne zusätzliche Regeleinrichtungen
eine selbst nach der Kennlinie C i fördernde Einspritzpumpe eine der Bedarfskennlinie
.-I vollkommen entsprechende Fördercharakteristik _-i1 erhält. Zii
'diesem
Zweck ist gemäß Abb-. 3 vör der zur (nicht gezeichneten) Einspritzdüsie führenden
Druckleitung 6 ein durch eine Feder 7 belasteter und mit einem Schließteil 5 versehener
Ventilkörper 8 eingebaut, der mit Steuernuten 9 versehen ist und mit den am Gehäuse
io ausgebildeten Steuerkanten ii zusammen arbeitet. Die Einspritzpumpe besteht im
wesentlichen aus einem im Gehäuse 13 längs verschieblich gelagerten Förderkolben
12, der mit einem Saugkanal 14 und einem durch die Steuerkante 2o beherrschten Rückflüßkanal
15 zusammen arbeitet. Über dem Kolben befindet sich der Förderraum 16.
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Die Wirleungs@yeise der Anordnung ist folgende: --Durch die bei kleinem
Hub den Durchflußquerschnitt stark drosselnden und erst nach einem größeren Hub
stetig vergrößernden Steuernuten 9 wird erreicht, daß bei großer Fördergeschwindigkeit
ein wesentlich größerer Teil des 'Ventilkörpers 8 aus der Führung i i herausgehoben
wird, als bei geringer Fördergeschwindigkeit. Sobald die Einspritzung aufhört, wenn
also die Steuerkante 2o den Rücklaufkanal 15 beim Förderhub zu öffnen beginnt, nimmt
der im Pumpenraum herrschende Druck zunächst so weit ab, daß der Ventilkörper 8
durch die Kraft der Feder gegen die gezeichnete Schließlage bewegt wird. Bei dieser
Bewegung kann:, solange der von den Steuernuten 9 und der Führung i i begrenzte
freie Querschnitt groß ist, der vom Ventil?cörper 8 verdrängte Brennstoff den über
dem Ventil frei werdenden Raum auffüllen; das Ventil wird .dabei von unten nach
oben vom Brennstoff umflutet. Dieser Umfluturngsvorgang hört infolge der schnell
zunehmenden Drosselwirkung,der S teuernut@en urn so eher au:f, je größer-die Ventilschließgeschwinddgkeit
ist, d. h. je höher der Ventilkörper bei dem vorangegangenen Einspritzhub
der Pumpe aus seiner Führung herausgehoben wurde. Nach Beendigung der Umflutungsbewegung
wird während der weiteren Schließbewegung des Ventilkörpers 8 der Rauminhalt der
Druckleitung um das Volumen vergrößert, das der Ventilkörper bis zum Aufsitzen auf
seinen Sitz noch frei gibt. Dieses Volumen ist abhängig von der Drehzahl; bei hohen
Drehzahlen ist es größer als bei niedrigen Drehzahlen, bei denen infolge der verminderten
Drosselwirkung in den Steuernuten 9 der Brennstoffstrom erst unterbrochen wird,
wenn das Ventil bei seiner Schließbewegung sich der Abschlußstellun.g weiter genähert
hat. Beim folgenden Förderhub muß nun dieses Hubvolumen wieder aufgefüllt werden,
bevor Brennstoff aus der Düse austreten kann. Bei größeren Fördergeschwindigkeiten
ist aber die zum Auffüllen der Druckräume 17 und 6 benötigte trennstofmenge größer,
es kann daher nur ein kleinerer Teil der gesamten in diese Räume geförderten Brennstoffmenge
aus der Düse in den oder die Zylinder der Maschine austreten, als bei den einer
niedrigen Maschinendrehzahl entsprechenden" niedrigen Fördergeschwindigkeiten, bei
denen das vom Ventilkörper 8 während dessen Schließbewegung freigegebene Hubvolumen
weit kleiner ist. Um auch bei niedriger Drehzahl die Druckleitung 6 nach Beendigung
des Förderhubes so weit zu entlasten, daß an der Düse kein Brennstoff mehr nachtropfen
kann, ist der Ventilkörper 8 mit einem gegen Ende der Schließbewegung den Durchtrittsquerschnitt
an der Steuerkante i i vollständig absperrenden kolbenartigen Teil i8 versehen..
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In den zwischen dem Sitz des. Schließteiles-5 und den Steuerkanten
ii befindlichen Brennstoffweg ist ein Ausgleichraum i9 in Gestalt einer Querschnittserweiterun.g
eingeschaltet, der, wie sich herausgestellt hat, die Entlastungswirkung des Ventils
unterstützt. Durch zweckentsprechende. Bemessung der Kraft der Feder 7 und bzw.
durch einen die Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 8 begrenzenden gegebenenfalls
einstellbaren Anschlag sowie durch die Formgebung und Anzahl der Steuernuten 9 kann
die Fördertrennlinie der Pumpe dem Brennstoffverbrauch des Motors weitgehend angepaßt
werden. Die Größe des Ventilkörpers muß selbstverständlich dem Fördervolumen der
Pumpe angepaßt sein; die günstigsten Verhältnisse werden erreicht, wenn der Durchmesser
des Ventilkörpers 8 etwa .gleich dem des Förderkolbens 12 ist. Für gewisse Einbauverhältnisse,
insbesondere zum nachträglichen Einbau der Vorrichtung in eine vorhandene Anlage
kann es zweckmäßig sein, das Gehäuse To des Ventilkörpers 8 zu einem getrennt von
der Einspritzpumpe und deren Druckventil in die Druckleitung 6 einzuschaltenden
Bauteil auszubilden.