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Vorrichtung zur Speisung eines Verbrennungsmotors mit flüssigem Brennstoff
Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zur Speisung eines Verbrennungsmotors
mit flüssigem Brennstoff zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie
zwei Pumpen mit kontinuierlicher Förderung aufweist, die in Serie angeordnet und
beide mit einer zur Geschwindigkeit des Motors proportionalen Geschwindigkeit angetrieben
sind, und daß die erste dieser Pumpen eine bedeutend größere Menge Brennstoff fördert,
als der Motor benötigt, und diesen Brennstoffüberschuß teilweise der zweiten Pumpe
zuführt, die für jede Drehgeschwindigkeit des Motors eine Brennstoffmenge fördert,
die mindestens der maximalen Luftfördermenge des Zylinders entspricht, Die erfindungsgemäße
Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie den Zylinder auch dann richtig speist; wenn
der Motor mit reduzierter Geschwindigkeit arbeitet.
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Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dar. i Fig. i zeigt eine schematische Ansicht der ganzen Ausführungsform
im Schnitt; Fig. z ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig:,i.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Zahnradpumpe
i, die von der Kurbelwelle. des Motors angetrieben wird und die den
flüssigen
Brennstoff von, dem Reservoir 2 durch ihre Saugleitung 3 ansaugt. Die Druckleitung
dieser Pumpe mündet in den Behälter 5 eines Gasabsc'heiders aus. Der Behälter 5
ist an seinem oberen Teil mit einem Kugelventil 6 versehen, das der Wirkung einer
dieses Ventil ständig in seine Schließlage drückenden Feder 7 unterworfen ist. Die
Leitung 4 mündet tangential in die obere Gegend des Behälters 5 ein, wie man es
aus der Zeichnung ersieht, so daß der von der Pumpe .i dem Inneren dieses Behälters
zugeführte Brennstoff einer Wirbelbewegung unterliegt, wie durch Pfeile angegeben
worden ist. Aus dem unteren Teil des Behälters 5 zweigt eine Leitung 8 ab, durch
welche der Brennstoff vom Behälter 5 einer zweiten Zahnradpumpe 9 zugeführt wird,
welche, wie im folgenden gezeigt wird, eine Dosierungspumpe darstellt, die für jede
Motorgeschwindigkeit eine Brennstoffmenge fördert, die der maximalen Luftfördermenge
der Motorenzylinder entspricht. Diese Pumpe 9 wird gleichzeitig mit der Pumpe i
mittels Zahnräder io, ii angetrieben. Eine Umleitung gestattet eine Rückführung
des durch die Pumpe 9 geförderten Brennstoffes zum Reservoir 2; wenn der Förderdruck
der Pumpe 9 einen bestimmten Wert überschreitet.
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Die Leitung 12 führt den Brennstoff von der Pumpe 9 zu einem ins Innere
einer zylindrischen Kammer 15 führenden Einlaß 14. In dieser Kammer ist ein
Kolben 16 mit einem konischen Teil 17 frei beweglich, wobei sich dieser konische
Teil gegenüber dem Einlaß 14 verschiebt und so den dem Brennstoff zur Verfügung
stehenden Durchgang gegenüber dem Einlaß 14 verändert. Der Kolben 16 steht unter
der Wirkung einer auf den Boden des geschlossenen Endes der Kammer!i 5 sich abstützenden
Feder 18. Der obere Teil dieser Kammer ist mittels einer Öffnung i9 und einer Leitung
20 mit einem Drehschieber 21 verbunden, der den Brennstoff abwechslungsweise den
zwei offenen Einspritzdüsen 22,23 zuführt, welche in der Saugleitung zweier
nicht dargestellter Motorzylinder sich befinden. In allen Stellungen des Kolbens
16 mündet die Öffnung i9 gegenüber einer in den genannten Kolben am Ende seines
konischen Teiles 17 eingelassenen Auskehlung ein. Mit 24 ist die einem der Zylinder
entsprechende Einlaßdrosselklappe dargestellt. Diese Drosselklappe ist mittels eines
Hebels 25, welcher die nicht dargestellte Drosselklappe eines anderen Zylinders
steuert, und mittels einer Pleuelstange 26 mit einem Stellhebel 27 verbunden, mit
welchem man die Stellung des Kolbens 17 im Inneren der Kammer 15 regulieren kann.
.Mit Hilfe des Stellhebels 27 und der Feder 18 sowie infolge der zwischen diesem
Hebel und den Drosselklappen vorhandenen Verbindung kann man die Stellung des Kolbens
16 so verändern, daß er den Einlaß 14 mehr oder weniger freigibt, und zwar je nach
dem Betrag der Öffnung der die Zufuhr des Gemisches zum Zylinder dosierenden Drosselklappen.
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Der Stellhebel 27 wirkt auch auf einen Hebel 28, welcher mit einer
Pleuelstange -29 verbunden ist, die ferner wieder auf dem Ende eines Kolbens
$0 gelenkig gelagert ist. Dieser Kolben gleitet in einer Kammer 34 in welcher
sich -die Ventilkugel 6 und die Feder 7 befinden, von denen schon vorher die Rede
war. Dieser Kolben 3o dient als Abstützung für die Feder 7. Man erkennt, daß die
Kraft, mit welcher die Feder 7 auf das Ventil 6 einwirkt, von der vom Stellhebel
eingenommenen Lage abhängig ist, also vom Öffnungsgrad der Drosselklappen. je weiter
man diesen Stellhebel gegen die mit strichpunktierten Linien in der Zeichnung angegebene
Lage bringt, desto größer wird dieser Druck. Die Kammer 31 ist durch eine
Rückleitung 32 mit dem Reservoir 2 verbunden; mittels einer Leitung 33 ist sie gleichfalls
mit einer in die seitliche Wand eines Zylinders 35 eingelassenen Öffnung 34 verbunden.
Im Zylinder 35 ist ein Ventil 36 vorgesehen. Auf eine Fläche dieses Ventils wirkt
der Druck des sich in einer in die Leitung 12 eingeschobenen Kammer 13 des Zylinders
35 befindlichen Brentir stoffes, und die andere Fläche des Ventils 36 ist der Wirkung
einer Gegenfeder 37 mit einstellbarer Spannung unterworfen. Dieses Ventil 36 nimmt
normalerweise die in der Zeichnung dargestellte Lage ein, in welcher es die Verbindung
zischen der Leitung 12 und der Öffnung 34 unterbindet. Aus der Zeichnung ersieht
man, daß dann, wenn der Druck in der Leitung 12 über einen gewissen; von der der
Feder 37 gegebenen Spannung bestimmten Wert ansteigt, sich das Ventil 36 nach rechts
verschiebt und die Öffnung 34 freigibt, wodurch die direkte Verbindung zwischen
der Leitung 12 und der Kammer 31 hergestellt wird; d.-h. die Leitung 12 wird mit
dem Reservoir 2 mittels der Leitung 33 und der Rückleitung 32 in Verbindung gesetzt.
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Die Spannung der Feder 37 legt somit den maxi-
malen Druck fest,
den der Brennstoff erreichen kann. Oberhalb dieses Druckes fließt der ÜberschuB
des Brennstoffes in dieses Reservoir zurück. Die Spannung der Feder 37 ist so groß,
daß bei normalen Geschwindigkeiten des Motors kein Rückfließen des Brennstoffes
durch die Leitung 33 bei
vollständiger Öffnung des Einlasses 14 stattfindet,
also bei einer Stellung, die dem Gang des .Motors bei vollständig geöffneten Drosselklappen.
entspricht und für welche nur die zweite Pumpe 9 die den Zylindern zugeführte Brennstoffmenge
bestimmt. Wenn die Maschine bei teilweise geschlossenen Drosselklappen läuft, ist
die den Zylindern zugeführte Brennstoffmenge von der # Lage des Kolbens 16 in bezug
auf den Einlaß 14 bestimmt; wobei der Überschuß des von der Pumpe 9 ge'# förderten
Brennstoffes nun durch die Umleitung zum Reservoir zurückgeführt wird.
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Die Förderleistung der Pumpe i ist bedeutend höher als diejenige der
Pumpe 9, so daß diese'letitere, wie gezeigt worden ist, für jede Geschwindigkeit
des Motors eine Brennstoffmenge fördert; die det maximalen Luftfördermenge des Zylinders
entspricht. Unter der Wirkung der Wirbelbewegung; die der Brennstoff beim Einströmen
in die Kam-mer 5 annimmt; und infolge des vorhanderief
Dichteunterschiedes
trennen sich die im Brennstoff enthaltenen Gase von diesem ab und strömen in den
oberen Teil der Kammer 5. Wenn der Druck in dieser Kammer genügend groß gewordep
ist, um das Kugelventil 6 anzuheben, dringen diese Gase sowie übrigens auch der
Überschuß des Brennstoffes, den die Pumpe 9 nicht absorbieren kann, in die Kammer
31 ein und kehren von dort durch die Leitung 32 ins Reservoir zurück. Die Gase entweichen
also in erster Linie durch das Ventil 6. Auf diese Weise erreicht man eine vollständige
Trennung. der Gase vom zur Pumpe 9 geführten Brennstoff, was sehr wichtig ist, besonders
wenn, wie im beschriebenen Fall, dieser Brennstoff durch einen Drehschieber auf
verschiedene Zylinder verteilt werden muß. In der Tat stört in Installationen dieser
Art die Gegenwart von im Brennstoff eingeschlossenem Gas, das sich leicht zu Blasen
anhäuft und die gute Verteilung des Brennstoffes auf die Injektoren hemmt.
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Das Ventil 6 und seine Feder 7 legen den Speisungsdruck der Dosierungspumpe
9 fest. Da die erste Pumpe i vor der Dosierungspumpe 9 angeordnet ist, arbeitet
diese letztere praktisch wie ein Fördermengeregulator während des Ganges der Maschine
bei offenen Drosselklappen, wobei, ihr Druck stromabwärts kleiner bleibt als der
Druck stromaufwärts, wenn der Eimaß 14 geöffnet ist. Dies hat selbstverständlich
zur Folge, daß dann, wenn die Dosierungspumpe 9, z. B. infolge Abnutzung, nicht
dicht ist, die Fördermenge an Brennstoff die Tendenz hätte, beim Gang der Maschine
mit offenen Drosselklappen zuzunehmen infolge von Dichtigkeitsverlusten, die stromabwärts
auftreten.
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Demgegenüber bleibt der Einlaß 14 während des Ganges mit teilweise
geschlossenen Drosselklappen zum Teil geschlossen und reguliert die den Zylindern
zugeführte Brennstoffmenge. Der Druck stromabwärts von der Pumpe 9 wird bis zum
Wert des Regulierdruckes für das Umleiteventil 36 ansteigen und die fehlende Dichtheit
der Pumpe 9 wird ohne Einfluß auf die Speisung des Motors bleiben.
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Im übrigen würde in der beschriebenen Vorrichtung eine mangelnde Dichtheit
der Pumpe9, welche die Menge des den Zylindern während des Ganges mit offenen Drosselklappen
zugeführten Brennstoffes leicht zu erhöhen sucht, den Vorteil mit sich bringen,
den Übergang vom verlangsamten Gang im Leerlauf zum Gang bei normaler Geschwindigkeit
bei voller Belastung zu erleichtern. Tatsächlieh neigen im Fall des verlangsamten
Leerlaufes die Wände der die Mischung den Säugventilen zuführenden Leitung dazu,
unter dem Einfluß des starken im Inneren der genannten Leitung herrschenden Unterdruckes
zu trocknen. Aber sobald man die Drosselklappen zwecks Beschleunigung des Motorenganges
voll öffnet und gleichzeitig den Kolben 16 ebenfalls in Öffnungsstellung bringt,
fällt der Druck stromabwärts der Pumpe 9, und der stromaufwärts dieser Pumpe herrschende
Druck veranlaßt infolge fehlender Dichtigkeit der Pumpe den Durchgang eines Überschusses
von Brennstoff, der die Wände des Säugstutzens benetzt, was eine Verarmung des Gemisches
verhindert und gewährleistet, daß der Motor wieder gut anläuft.
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Sobald sich der :Motor schneller dreht, stellt sich infolge des Widerstandes,
den die Leitung ?i2 dem Durchfluß einer erhöhten Brennstoffmenge entgegenstellt,
ein erhöhter Druck stromabwärts der Pumpe 9 ein. Der infolge mangelnder Dichtigkeit
der Pumpe auftretende Überschuß der Fördermenge kann übrigens vernachlässigbar werden,
wenn dieser Druck sich eingestellt hat, unter der Bedingung, daß die Drücke stromaufwärts
und stromabwärts und die Spannung der Feder des Umleitungsventils gut reguliert
sind.
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Wie weiter oben gezeigt worden ist, gestattet der durch den Stellhebel
27 gesteuerte Kolben 30 eine Regulierung des Druckes, welcher das Ventil 6 auf seinen
Sitz in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 16 anlegt. Wenn man also den Stellhebel
27 betätigt, bewirkt man eine Erhöhung des Druckes stromaufwärts der Dosierungspumpe
9, während gleichzeitig auch der Druck stromabwärts dieser Pumpe sich infolge der
Steigerung der Durchflußmenge in der Leitung 12 erhöht. Diese Erhöhung ist eine
Folge der erhöhten Drehzahl des Motors, und man erreicht auf diese Weise eine bessere
Verteilung der Arbeit unter die beiden Pumpen.
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Infolge des konischen Teiles 17, der den Kolben 16 aufweist, bleibt
der Querschnitt des Durchflusses, welcher der durch den Einlaß iq. eindringenden
Flüssigkeit zur Verfügung steht, praktisch proportional zur Verschiebung des Kolbens.
Da die Neigung des konischen Teiles zur Achse sehr klein ist, erreicht man eine
sehr große Genauigkeit . in der Steuerung des Flüssigkeitsdurchganges. Wenn der
Stellhebel 27 in .eine extreme; nicht dargestellte Lage gebracht wird, die sich
ein wenig links von der der vollen Öffnung der Drosselklappe 24 entsprechenden und
durch eine strichpunktierte Linie in der Fig. i dargestellten Lage befindet, wird
der Kolben 16 genügend gegen die Wirkung der Feder 18 eingedrückt, um die Öffnung
38 freizugeben; in dieser extremen Stellung schließt die Drosselklappe 24, welche
in diesem Moment ihre voll offene Stellung überschritten hat, die Saugleitung teilweise
ab. Diese Öffnung 38 steht mit einer Leitung 39, welche die erstere direkt mit der
Leitung 8 verbindet, in Zusammenhang. Die Leitung 8 schließt die Kammer 5 des Separators
an die Dosierungspumpe 9 an: Der Zweck dieser. Anordnung ist der folgende: Wenn
man den Motor anlaufen lassen will, besonders -bei kaltem Wetter, ist es zur Erleichterung
dieses Vorganges nötig, dem Zylinder einen bedeutenden Überschuß an Brennstoff zuzuführen.
Dies wird erreicht, indem man den Stellhebel in seine äußerste Lage nach links führt,
in welcher der konische Teil 17 des Kolbens die Öffnung 38 freigibt, was
der Pumpe i ermöglicht, den Motor direkt durch die Öffnung 39 unter Kurzschließung
'der Dosierungspumpe 9
zu versorgen. Die Tatsache, daß die Drosselklappe
24 dann die Saugleitung teilweise abschließt, verringert die durch den Motor angesaugte
Luftmenge ein wenig, was auch zur Anreicherung des Gemisches beiträgt.