DE864175C

DE864175C - Brennstoff-Einspritzpumpe

Info

Publication number: DE864175C
Application number: DEG4132A
Authority: DE
Inventors: John DICKSON; Kenneth L Hulsing
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1947-09-17
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1953-01-22

Description

Brennstoff-Einspritzpumpe Bekannt ist eine Brennstoff-Einspritzpumpe für Dieselmotoren mit einem Differentialtreibkolben, auf dessen stärkeren Teil der Verdichtungsdruck im Motorzylinder wirkt und den Kolben entgegen der Kraft einer Feder antreibt und dabei den fest am illotorzylinder sitzenden Brennstoffpumpenkolben in eine als Zylinder für' diesen dienende Bohrung des Treibkolbens hineindrückt. Dieser Brennstoffpumpenkolben ist um seine Längsachse drehbar zwecks Abmessung der Brennstoffmenge mittels einer schraubenförmig verlaufenden Kante einer Ausnehmung in diesem Kolben. Die Regelung der Einspritzmenge erfolgt in der VVeis°. daß je nachAbschluß derAuslaßöffnung durch die schräge Kante die Menge des in- der Pumpenkammer eingeschlossenen und vom Kolben durch-die Einspritzdüsen ausgetriebenen Brennstoffs geändert wird und daß die zu den Einspritzdüsen führende Bohrung im Brennstoffpumpenkolben durch ein Ventil verschlossen ist bis zumMschluß derBrennstoffeinlaßöffnung. Dieses Ventil öffnet sich selbsttätig bei einer ausreichend hohen. Pressung des eingeschlossenen Brennstoffs.
Im Gegensatz hierzu sind@bei der Einspritzpumpe nach der Erfindung keine Ventile vorhanden. Der Brennstoff, welcher der Pumpenkammer im Treibkolben durch Kanäle im Pumpenkolben oder in dessen Zylinder im Treibkolben zugeführt wird, wird nach Ab,schluß der nach außen führenden Verbindungen durch den Pumpenkolben in der Pumpenkamrrier so weit komprimiert, daß der Pumpenkolben bei seiner Weiterbewegung einen Auslaß zu den Spritzdüsenkanälen öffnen kann, den er bei Beendigung der Einspritzperiode wieder schließt, so daß ein Brennstoffrest in der Pumpenkammer eingeschlossen wird. Die Regelung der Brennstoffeinspritzung erfolgt durch am Brennstoffpumpenkolben angebrachte schraubenförmige und kreisförmige Steuerkanten. Dies geschieht in der Weise, daß durch die schraubenförmigen Steuerkanten die Größe der in der Pumpenkammer zurückbehaltenen Brennstoffmenge je nach der Einstellung des drehbaren Pumpenkolbens bestimmt und durch die kreisförmige Meßkante bei jeder Einstellung des drehbaren Pumpenkolbens nach Beendigung der Einspritzung die gleiche Restmenge von Brennstoff in der Pumpenkammer zurückbehalten wird.
In der Auslaßleitung zu .den Einspritzöffnungen ist ein Rückschlagventil angeordnet. Diese Maßnahme ist bekannt, ebenso die Ausführung dieses-Rückschlagventils als Federring, der die zum Raum vordenEinspritzdüsenführendeBohrung überdeckt.
Drei Ausführungsbeispiele der Brennstoff-Einspritzpumpe gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt einer Ausführung der Kraftstoff-Einspritzpumpe, Fi.g.2 einen Querschnitt durch die Ausführung nach Fig. i nach Linie 2-2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. i nach Linie 3-3 mit teilweise abgebrochenen Teilen im vergößerten Maßstab, Fig. 4 einen ähnlichen Schnitt nach Fig. 3 durch eine andere Ausführung, Fig. 5 schematisch die zusammenarbeitenden Teile der Kraftstoffpumpe in verschiedenen Stellungen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung einer Kraftstoffpumpe einfacherer Bauart, Fig.7 eine vergrößerte Teilansicht von Teilen der Fig. 6, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführung einer Kraftstoffpumpe, Fig. 9 im größeren Maßstab einen Schnitt durch einige Teile der Ausführung nach Fig. 8, Fig. io einen Querschnitt durch Fig. 9 nach Linie io-io, Fig. ii ein Diagramm, das den in der Verbrennungskammer des Motors herrschenden, zum Betätigen der Einspritzpumpe dienenden Gasdruck und den in der Pumpenkammer der Pumpe vorhandenen, mit Bezug auf den Kurbelwinkel des Motors aufgetragenen Kraftstoffdruck veranschaulicht. -Wie die Fig. i zeigt,. besteht die Kraftstoff--Einspritzpumpe aus dem in den Motorzylinderkopf 35 eingesetzten Zylinder i, der mit einer Mittelbohrung 3 und Endbohrungen 5 und 7 versehen ist, und dem hohlen, hin und her gehenden Treibkolben 9, der in der Zylinderbohrung 3 dicht geführt ist und nahe seinem unteren Ende einen Kolbenteil i i von größerem Durchmesser besitzt, der in der Kopfbohrung 5 dicht geführt ist. Nahe dem oberen Ende des Treibkolbens 9 ist ein abnehmbarer, in einer Ringrinne liegender, mit der inneren Stirnfläche der Kopfbohrung 7 in Berührung stehender Kolbenhalter 13 angeordnet. Der Teil i i .des Kolbens 9 ist durch eine an seinem äußeren Stirnende befestigte Kappe 17 abgeschlossen.
Auf dem Zylinder i ist mittels Kopfschrauben2i ein Kopf ig befestigt, der die Bohrung 7 des Zylinders i abschließt. Im Kopf ig ist der Kraftstoffmeßkolben 23 drehbar gelagert, dessen untere Stirnfläche mit der Kappe 17 des Treibkolbens 9 eine Kraftstoffpumpenkammer 25 bildet. Am oberen Ende des Meßkolbens 23 sitzt ein Hebel 26, der zur Winkelverstellung dient. Der Zylinderkopf ig bildet ein Gehäuse für eine Schraubenfeder 27, die am Halter 13 und der Bodenfläche des Zylinderkopfes abgestützt ist und normalerweise den Treibkolben 9 bei dem Eintritts- oder Füllhub zwecks Vergrößerung des Volumens der Pumpenkammer nach außen drückt und den Halter 13 an der Stirnfläche der Kopfbohrung 7 anlegt. In dieser Stellung des Treibkolbensq befindet sich dieArbeitsfläche des Kolbenteils i :i in einer Ebene mit der Endfläche der Kopfbohrung 5 des Zylinders i. In einer Ringnut am Kopf des. Zylinders i sitzt ein Dichtungsring 29, und am anderen Ende des Zylinders ist eine Kegelfläche vorgesehen, der eine Kegelfläche 31 des Zylinderkopfes 35 entspricht. Zwischen ' diesen Kegelflächen liegt eine Dichtungsmanschette 37. Die Kegelflächen werden mittels einer durch den Pumpenkopf ig gehenden und im Zylinderkopf sitzenden Schraube 39 aufeinandergepreßt, so daß die Einspritzpumpe flüssigkeitsdicht in der Bohrung 33 des Zylinderkopfes 35 sitzt. Der Dichtungsring 29 des Pumpenzylinders legt sich dann dichtend an der Innenwand der Motorzylinderbohrung 33 an.
Auf den Teil i i des Treibkolbens 9 der auf diese Weise in den Motorzylinderkopf 35 .eingebauten Einspritzvorrichtung wirkt der Druck, der in dem Verbrennungsraum zwischen dem Motorzylinderkopf 35 und dem-Motorkolben 41 herrscht. Zwischen den Enden des Pumpenzylinders i sind einander gegenüberliegende, in Längsrichtung verlaufende Nuten 43, 43' vorgesehen. Quer zu der Nut 43 ist eine Ausnehmung 45 angeordnet, die ein Filter 52 aufnimmt und über einen Kanal 53 mit der Pumpenzylinderbohrung in Verbindung steht. Durch eine im Zylinderkopf 35 befindliche Bohrung 5o gelangt der Kraftstoff in den Raum 49, der von der Nut 43 gebildet wird, und von hier über die Ausnehmung 45, den Filter 52 und den Kanal 53 zu der Bohrung des Pumpenzylinders i. Der Kraftstoff wird der Bohrung 5o durch eine nicht dargestellte Förderpumpe bekannter Bauart zugeführt. In der gegen^ überliegenden Nut 43' ist eine weitere Ausnehmung 45' mit einem -anderen Filter 52 angeordnet, die über einen Kanal 53' mit der Zylinderbohrung in Verbindung ist. In die Nut 43', die als Kraft-stoffrückführungskammer 49' dient, mündet die Rückführleitung 51 des Motorzylinderkopfes 35. Der in der Kammer 49' befindliche überschüssige Kraft- Stoff und die Gase werden über den Kanal 53', .die Ausnehmung q.5', den Filter 52 und den Kraftstoffrückführungskanal 51 im Zylinderkopf 35 entfernt.
Der Treibkolben 9 ist ebenfalls mit gegenüberliegenden Längsnuten 55, 55' versehen. Die Nut 55 dient dabei als Einspritzdrucknut, da sie mit dem Einlaßkanal 53 im Pumpenzylinder i bei allen Stellungen des hin und her gehenden Treibkolbens 9 in Verbindung ist. Die Nut 55' des Treibkolbens 9 dient als. Kraftstoffrückführungs- und -entlüftungsnut, da sie bei allen Stellungen des Treibkolbens mit dein Rückführungskanal 53 in Verbindung ist. In der Kraftstoffeinlaßnut 55 des Treibkolbens ist eint Bohrung 57 für den Kraftstoffein und -aussaß vorgesehen. Ferner befindet sich in der Nut 55' des Treibkolbens eine Öffnung 58 zur Kraftstoffrückführung und -entlüftung. Der Einsaß- und Auslaßkanal 57 und der Rückführungs- und Entlüftungskanal 58 stehen normalerweise mit einer Kraftstoffmeßnut 59 in Verbindung, die in dein Meßkolben23 aneordnet und über eine Ouerbohrung 65 und eine Axialbohrung 66 ständig mit dem Kraftstoffpumpenraum 25 verbunden ist. Der Entlüftungskanal 58 fällt normalerweise mit dem oberen Ende der Meßnut 59 zusammen und gewährleistet so eine geeignete Entlüftung. Bei einer .derartigen Kanal-und Durchlaßanordnung läuft der Kraftstoff kontinuierlich um, wenn- die Kolben in der normalen, in Fig. i dargestellten Füllstellung sind, und ist vollständige Füllung der Kanäle und des Pumpenraumes mit gefiltertem Kraftstoff und Entlüftung gewährleistet. , Die Kraftstoffmeßkolbennut 59 hat schraubenr förmige, im Abstand übereinanderliegende parallele Steuerltanten61, 63 und daran angrenzende, normal zur Kolbenachse und im Abstand voneinander angeordnete Steuerkanten 62, 6q., wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Die Kanäle 57, 58 bewegen sich hinter die Steuerkanten 61, 62 und unterbrechen den Kraftstoffeinlaß 57 zur Pumpenkammer und die Kraftstoffrückführung und Entlüftung aus dieser, wenn der Druck im Verbrennungsraum des Motors so groß wird, daß der Treibkolben 9 entgegen der Kraft der Feder 27 verschoben wird. Der dann in dem Pumpenraum 25 und den Kolbenkanälen eingeschlossene Kraftstoff wird komprimiert und verzögert dadurch die Bewegung des Treibkolbens 9 beim Arbeitshub.
Im Treibkolbenteil i i ist eine waagerechte, an der Außenseite durch einen Pfropfen 71 verschlossene Bohrung 67 vorgesehen, die als Überströmkanal dient und normalerweise mit dem Teil 7o des Meßkolbens 23 zusammenwirkt. Während des Pumpenhubes läuft das obere Ende der Bohrung 67 über die untere Kante 69 und die schraubenförmige Steuerkante 63, oo daß der unter hohem Druck stehende komprimierte Kraftstoff aus dem Pumpenraum 25 über die Bohrung 67 und die Kanäle 65, 66 in den Raum gelangt, der an den Teil 70 grenzt. Wie die Fig. i und 3 zeigest, ist auf das untere Ende des Teils 70 eine halTe 75 aufgepreßt, die in dem Treibkolben g geführt ist und ein Rückschlagventil enthält. Die Kappe 75 hat eine axiale Bohrung 77, die an die axiale Kolbenbohrung 66 anschließt. Auf der Umfläche der Kappe ist eine Ringnut 79 (Fig. 3) vorgesehen. Ferner sind in der Kappe an zwei gegenüberliegenden Stellen kegelige Bohrungen 81 angeordnet, die als Sitz für Kugeln 83 dienen und die Ringnut 79 mit zwei Längskanälen 85 verbinden, die durch Abflachungen des Meßkolbens 23 gebildet sind. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff auf dem Wege über die Längskanäle 85, die Rückschlagventil` e 84 83 und die Ringnut 79 der Kappe 75 den Spritzdüsen: 83' am Ende des Treibkolbens 9 zugeführt und direkt in den Verbrennungsraum des Motors geworfen wird, wenn beim Hub des Treibkolbens die Spritzdüsen mit der Ringnut in Deckung kommen. Die Kugelrückschlagventile 81, 83 verhindern den Rückstrom der Druckflüssigkeit aus dem Verbrennungsraum des Motors zu der Einspritzpumpe, wenn bei Deckung der Kappennut 79 mit den Spritzdüsen der Druck im Verbrennungsraum größer ist als der in dem Pumpenraum 25 vorhandene Kraftstoffdruck, was bei dem Abwärts-oder Füllhub des Pumpenkolbens eintreten kann.
Das in Fig. q. dargestellte Rückschlagventil unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 3 nur durch die Anordnung von drei Längskanälen 85' am Umfang des drehbaren Pumpenkolbens 23' und durch drei kegelige Sitze 81' für drei Kugeln 83. Bei dieser Anordnung ist die Kraftstoffzufuhr reichlicher als bei der Ausführung nach Fig. 3.
Eine Drehung des hin und her gehenden. Treibkolbens. 9 ist durch einen Stift 87 verhindert, der in den Kolbenteil i i eingepreßt ist und in eine Längsbohrung 89 des Pumpenzylinders i eintritt.
Wenn sich die Kanäle der Brennstoff-Einspritzpumpe in der normalen Füllstellung befinden, die Fig. i wiedergibt, und der drehbare Pumpenkolben 23 auf die maximale Einspritzmenge eingestellt ist (Einstellung im Uhrzeigersinn durch Pfeil angedeutet), nehmen die Steuerkanten 61, 62, 63, 64., 69 für die Nut 59 des Meßkolbens 23, die Öffnungen 57, 58 und 83' sowie die Bohrung 67 des Treibkolbens 9 zueinander die in Fig. 5 schematisch dargestellte Lage ein, die durch die Linie A gekennzeichnet ist. Aus Fi.g. i i ist ersichtlich, daß bei ungefähr 65° vor dem Totpunkt der in der Verbrennungskammer herrschende Gasdruck einen ausreichenden Druck auf die Arbeitsfläche des Treibkolbenteils i i ausübt, um die Kraft der Feder 27 zu überwinden und den Treibkolben 9 nach oben über den Meßkolben 23 und in dem Zylinder i zu verschieben, so daß Kraftstoff durch die Kanäle 57, 58 aus der Pumpenkammer 25 austritt. Wenn die Kanäle 57, 58 vollständig über die Steuerkanten 61, 62 des Meßkolbens hinweggehen, wie in Fig.5 durch die Linie B dargestellt und in Fig. i i durch »Start bei Vollastüberdeckung« angedeutet ist, dann ist der Zustrom des Kraftstoffs von der Pumpenkammer 25 abgeschnitten, und der darin eingeschlossene Kraftstoff wird komprimiert. Dadurch wird die Bewegung des Treibkolbens trotz der nachfolgenden schnellen Zunahme des auf ihn lastenden Gasdruckes verlangsamt, was in Fig. i i durch:dieAngabe »Beginn derVerzögerungsperiode« angedeutet ist. Etwa a5° vor dem Totpunkt gelangt das obere Ende der Bohrung 67 über die Steuerkante 63, während das untere Ende der Boh:rüng 67 noch unter der kreisförmigen Kante 69 des abgesetzten Teils 7o des Meßkolbens 23 liegt, und die in der Kappe 75 befindliche Nut 79 kommt mit den am Ende des Treibkolbens 9 liegenden Spritzdüsen 83'inDeckung, wie in Fig. ii als »Beginn der vollen Einspritzung« angezeigt ist. Derhochkomprimierte, in der Pumpenkammer :25 enthaltene Kraftstoff wird somit unter hohem Druck über die Kanäle 66, 65, die Meßnut 59 des Meßkolbens 23, die Bohrung 67, den neben dem Teil 7ö des Meßkolbens gelegenen Raum die Nuten 85, die kegeligen Sitzflächen 81 der Kugeln 83, die Nut 79 der Rückschlagventilkappe 75 und die Spritzöffnungen 83' in die Verbrennungskammer des Motors geworfen. Bemerkt sei, daß der Gasdruck in der Verbrennungskammer beim Beginn der Einspritzung schnell ansteigt. Durch geeignete Wahl der Anzahl und des Querschnittes der Spritzöffnungen 83' kann der Einspritzdruck konstant gehalten oder aber je nach Wunsch steigend oder fallend gemacht werden, bis die- Spritzöffnungen 83' sich am Ende der Einspritzung (vgl. Fig. ii) nicht mehr mit der in der Rückschlagventilkappe 75 angebrachten Nut 79 decken.
Während der Verbrennung steigt der Gasdruck im Motorzylinder schnell an. Dieser Gasdruck ist im Diagramm Fig. i i nicht angegeben, sondern nur der von der Kompression herrührende Druck und die Pressung des Brennstoffs in der nunmehr abgeschlossenenPumpenkammer. Der zurückgehaltene Kraftstoff wird hoch komprimiert und verhindert eine weitere Bewegung des Treibkolbens 9, selbst wenn der Verbrennungsdruck darauf lastet. Dadurch wird das Aufschlagen von Metall auf Metall zwischen dem Kolbenteil i i des Treibkolbens 9 und der unteren Stirnfläche der Kopfbohrung 5 des Pumpenzylinders i verhindert. Wenn der Druck in der Verbrennungskammer infolge der Expansion und des Gasaustritts sinkt, bringt die Kolbenfeder a7 den Treibkolben 9 in die Normalstellung nach Fig. i zurück. Beim Niedergang des Treibkolbens gehen die Kugeln 83 infolge der über die Spritzöffnungen 83' und die Nut 79 wirkenden Saugkraft der Pumpenkammer 25 auf ihren Sitz 8i zurück und verhindern, daß das unter größerem Druck in der Verbrennungskammer stehende. Gas in die Pumpenkammer abzieht und sich hier mit dem Kraftstoff vermischt.
Wie schon erwähnt, sind die im Meßkolben a3 vorgesehenen schraubenförmigen Steuerkanten 61, 63 im gleichen Winkel zur Achse geneigt, wie Fig. 5 erkennen läßt. Daraus folgt, daß, wenn die Kanäle 57, 58 und die Bohrung 67 des Treibkolbens bei Vollaststellung aus der Lage A gegenüber den Steuerkanten 61, 62, 63, 64 des Meßkolbens nach oben verschoben werden, wie durch die Linie B angezeigt ist, und die Öffnungen 57, 58 über die Steuerkanten 61, 62 h-inaus verlegt sind, dann der in der Pumpenkammer und den angrenzenden Kanälen eingeschlossene Kraftstoff durch die Bewegung des Treibkolbens, die erforderlich ist, um die obere I<-,ante der Aus.nehmung 67 über die schraubenförmige Steuerkante 63 zu bringen, zusammengepreßt wird. Wenn die Kanäle und die Ausnehmung in der in Fig. 5 mit C dargestellten Lage sind, ist eine weitere Pumpenbewegung notwendig, damit das obere Ende der Ausnehmung 67 bis an die schraubenförmige Steuerkante 63 gelangt, dann verschiebt sich aber gleichzeitig das untere Ende der Ausnehmüng 67 über die untere Steuerkante 69 hinaus, so daß kein Kraftstoff in die Verbrennungskammer des Motors eintreten. kann. Daraus folgt, daß die Teillaststellungen der Kanäle, Ausnehmungen und Steuerkanten zwischen den Linien A und C der Fig. 5, liegen. In diesen Stellungen strömt mehr Kraftstoff aus der Pumpenkammer aus, und es ist daher weniger für die Spritzperiode eingeschlossen als bei Vollaststellung. Der Treibkolben muß sich jedoch um die gleiche Strecke bewegen, um eine größere oder kleinere Kraftstoffmenge, die infolge des vorhergehenden Übergreifens der Ausnehmung 67 über die Steuerkanten 63, 69 eingeschlossen worden ist, zusammenzupressen, um den Beginn der Einspritzung zu bewirken. Der Druck des komprimierten Kraftstoffs ist daher-beim Beginn der Einspritzung bei Teillaststellung des Meßkolbens größer als bei Volllaststellung, da das Abschließen des Kraftstoffs in der Pumpenkammer beim Niedergang des Pumpenkolbens später stattfindet, wenn. der in der Verbrennungskammer des Motors herrschende Gasdruck auf den Treibkolhen höher ist. Das macht Fig. i i deutlich, wenn man den Kraftstoffdruck beim Beginn der Einspritzung bei Teillast- und bei Vollaststellung des Meßkolbens vergleicht. Wie schon vorher erwähnt, kann der Ouerschnitt der hraftstoffspritzöffnungen so gewählt werden, daß eine Zunahme, Abnahme oder ein im wesentlichen konstanter Druck zwischen dem Beginn und dem Ende der Einspritzung bei Teil- oder Vollaste inspritzung vorhanden ist. Ferner kann durch Änderung der Neigung der verschiedenen Steuerkanten sowie ihrer Form ein im wesentlichen: konstanter Einspritzdruck bei Teil- oder Vollaststellung des Meßkolbens erzielt werden; wenn man. die Trägheit der bewegten Pumpenteile, die Zusammenpreßbarkeit des Kraftstoffs und die Änderung des Kompressionsdruckes des Motors über seinen Geschwindigkeits- und Lastbereich berücksichtigt.
Die in Fig. 6 dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpe unterscheidet sich von der nach Fig. i nur in Einzelheiten, die sowohl beim Füll- als auch beim Spritzhub die Bewegung des Treibkolbens steuern, und durch das Rückschlagventil, das einfacher ist und in dem Treibkolben .statt im Meßkolben sitzt. Die Einspritzpumpe nach Fig.6 hat einen Zylinder ioi mit zentraler Bohrung 103 und Kopfbohrungen io5, io7. In. der Zylinderbohrung 163 ist ein hohler Treibkolben log geführt, dessen unterer Teil i i i einen größeren Durchmesser entsprechend- derZylinderbohrung io5 hat. Ein Kolbenhal. ter 113 ist mit dem oberen. Ende des Pumpenkolbens 123 verschraubt und über einen Dichtungsring in der Kopfbohrung 107 geführt. Mit dem Zylinder ioi ist einZylinderkopf iig in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. i verbunden, der das obere Ende der Kopfbohrung 107 abdeckt. Der in dem Zylinderkopf i ig ,gelagerte Kraftstoffmeßkolben 1.23. bildet mit dem Treibkolben i og in der Nähe des Kolbenteils i i i eine Pumpenkammer 125, die ein Rückschlagventil und Kraftstoffspritzöffnungen enthält, die, wie nachstehend beschrieben, mit der Verbrennungskammer des Motors in Verbindung stehen. Zwischen einer über Birnen vierkantigen verdickten Teil 129 des Pumpenkolbens fassenden Büchse 128, die auf dem Kolbenhalter 113 ruht, und der Bodenwand des Zylinderkopfes iig sitzt eine .schraubenförmige Druckfeder 127, die den Treibkolben log in, seine dargestellte normale Füllstellung drückt. Der Ring 128 hat einen Ansatz i28', der in einer Längsnut iig' des Zylinderkopfes iig geführt ist. und die Drehung des Treibkolbens log verhindert. Der Pumpenzylinder log ist in gleicher Weise wie in Fig. i flüssigkeitsdicht in der Bohrung 33 des Motorzylinderkopfes 35 eingesetzt.
Der Zylinder ioi besitzt auf zwei: gegenüberliegenden Seiten Längsnuten 143, 143' mit Ausnehmungen 145, 145', die Filter 52 aufnehmen und über Kanäle 153, 153' mit der Bohrung 103 des Zylinders ioi in Verbindung stehen. Die Längsnuten 43, 143 stehen mit den Kraftstoffeinlaß-und -auslaßöffnungen 5o, 5i im Motorzylinderkopf 35 in Verbindung.
Der Treibkolben log besitzt ebenfalls an zwei gegenüberliegenden Seiten: Längsnuten 155, i55', die mit den Kraftstoffeinlaß- und -rückführungskanälen 153, 153' bei allen Stellungen des Treibkolbens in Verbindung sind. In der Nut 155 ist eine Kraftstoffeinlaß- und -ausl'aßöffnung 157 und in der Nut 155' eine Kraftstoffrückführ- und Entlüftungsöffnung 158 vorgesehen.
Die Öffnungen 157, 158 sind in ihrer normalen Stellung dargestellt, in der sie mit einer Meßnut 159 des Meßkolbens 123 zusammenfallen. Die Meßnut hat eine in. eine axiale Bohrung 166 mündende Querbohrung 165 und ist dadurch mit der Pumpenkammer 125 verbunden, die zwischen dem Meßkolben i23 und einer Bohrung 124 im Kolbenteil i i i des Treibkolbens log sitzt. In dieser Bohrung 124 ist ein Kraftstoffaus'laßventil angeordnet, dessen Spritzöffnungen, wie nachstehend beschrieben, in der Verbrennungskammer des Motors münden. Die Meßnut 159 hat dieselbe Form wie die in Fig. i und 5 gezeigte und ist ebenfalls durch schraubenförmige, in axialer Richtung übereinarnderliegende Steuerkanten 161, 163 sowie kreisförmige, normal zur Kolbenachse verlaufendeSteuetkanfien begrenzt. Da die Kanäle und die Meßnut ähnlich wie bei der in Fi,g. i und 5 beschriebenen Pumpe angeordnet sind, tritt der Kraftstoff, wenn die Kanäle in der normalen Füllstellung sind, in die Pumpenkammer 125 und füllt. diese. Überschüssiger Kraftstoff und Gase entweichen über die Rückführöffnungen und die Kanäle. Da die Kraftstoffrückführ- und Entlüftungsöffnung 158 normalerweise nahe dem oberen Ende der Meßnut 159 angeordnet ist, ist das Entweichen irgendwelcher Gase gewährleistet.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. i ist der Treibkolben mit einer Bohrung 167 versehen, die normalerweise mit einer Nut 17o des Pumpenkolbens 123, denen eine Kante 169 eine der Steuerkanten bildet, in Verbindung steht. Beim Einspritzhub des Treibkolbens überdeckt die Bohrung 167 die Steuerkanten 163, 169, wenn d'ie Steuerkanten 161, 162 die Kanäle 157, 158 überdeckt haben. Der komprimierte, in der Pumpenkammer und den Du.rchläss; n eingeschlossene Kraftstoff kann dann durch die . ringförmige Kolbennut i7o in die Bohrung und den Kanal 172 eintreten, der zu der vorher erwähnten Bohrung 124 im Kolbentei'1 i i i des Treilikölbens log führt. Wie Fig. 6 zeigt, ist die Bohrung 171 normalerweise durch den Pumpenkolben 123 abgeschlossen. Wenn aber dessen Ringnut 170 mit der Kolbenausnehmung 167 in Verbindung kommt, strömt der Kraftstoff aus, und die Einspritzung beginnt. Sie dauert so lange, bis die Steuerkante 169 die Öffnung 171 abdeckt. Dann tritt das Ende der Einspritzung ein. Der in der Pumpenkammer 125 verbleibende Rest wird wieder eingeschlossen und vermindert in der gleichen Weise, wie bei der Ausführungsform nach Fig. i beschrieben ist, weitere Bewegungen des Pumpenkolbens bei der durch die Verbrennung in der Verbrennungskammer des Motors erfolgenden Zunahme des Gasdruckes.
Das in der Ausnehmung 124 des Treibkolbens angeordnete Rückschlagventil besteht aus dem Ventilsitz in Form einer Scheibe 173 und der Ventilscheibe 174 (Fig. 7). Die letztere sitzt in einer zentralen Ausnehmung 175 der inneren Stirnfläche einer Spritzdüse 176, die von einem Stopfen 177 umfaßt wird, der in. den Treibkolben log eingeschraubt ist und diese über einen Dichtungsring 178 an den Ventilsitz 173 andrückt. Der Ventilsitz 173 ist über eineDichtungs.scheibe 179 an derStirn= fläche der Bohrung 124 des Treibkolbens log abgestützt. Die Lage des Sitzes ist durch einen Stift i 8o bestimmt, der durch ein Loch 181 der Dichtungsscheibe 179 geht und in eine Bohrung des Treibkolbens eintritt. Die Dichtungsscheibe 17,9 und der Ventilsitz 173 haben miteinander kommunizierende Öffnungen 183, 184, die mit dem Auslaßkanal 172 des Treibkolbens log in Deckung sind. Die öffnungen 184 stehen über eine diametrale Querbohrung 185 des Ventilsitzes mit der zentralen Bohrung 187 in Verbindung. Die Ventilscheibe 174 ist am Umfang ausgespart und bildet mi't der zentralen Aussparung 175 der Spritzdüse Durchlässe 188 für den. aus der zentralen Bohrung 187 kommenden Kraftstoff zu einer zentralen Bohrung 189 der Spritzdüse, an deren Ende die zum Verbrennungsraum offenen Spritzöffnungen igo angeordnet sind.
Bei einer derartigen Ausbildung und Anordnung des Rückschlagventils in der Arbeitsfläche des Treibkolbens verschließt die Ventilscheibe 174: die axiale Öffnung 187, wenn der Druck in der Verbrennungskammer des Motors größer ist als in der Kammer 125 der Kraftstoffpumpe. Das tritt dann ein, wenn. der Treibkolben beim Füllhub durch die Feder 127 zurückbewegt wird und die Ringnut i7o mit der Ausnehmung 171 zur Deckung kommt, die mit dem Rückschlagventil in: Verbindung steht.
Wie vorher schon erklärt, ist die Wirkungsweise der in Fi-g. 6 dargestellten Pumpe mit der nach Fig. i identisch. Ein zusätzliches Merkmal der Ausführung nach Fi.g. 6 besteht darin, daß dann, wenn das Ende der Kraftstoffeinspritzung erreicht ist, der obere Teil :der in Längsrichtung verlaufenden Kraftstoffdruckzuführungsnut 155 des Treibkolbens über der Bodenfläche der Kopfbohrung 107 des Pumpenzylinders ioi steht. Dadurch wird: erreicht, daß der unter Förderdruck stehende Kraftstoff den in der Bohrung 107 zwischen dem Dichtungsring des Kolbenhalters 113 befindlichen Raum füllt. Wenn dann der Treibkolben zog durch die Feder 127 zurückbewegt wird, verzögert der in der Bohrung 107 unter dem Kolbenhalter 113 eingeschlbssene Brennstoff beim Einlaufen der oberen Kante der Nut 155 in den Zylinder ioi die Bewegung des Treibkolbens und verhindert MetaDlbeTührung zwischen dem Kolbenhalter und der Bodenfläche der Kopfbohrung 107. Der in diesem Raum eingeschlossene Kraftstoff hält also den Pumpenkollbenha@lter 1:1:3 im Abstand: von der Oberfläche der Bohrung 107, wenn der Kolben, wie in Fig. 6 dargestellt, in seiner normalen Füllstellung ist. In Fig. ii ist dieser Bremsdruck in der Kurve für den normalen Kraftstoffdruck eingezeichnet.
Die in Fig.8 ,dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpe und ihre Befestigung im Motorzylinderkopf 35 entsprechen den vorher beschriebenen Ausführungen und unterscheiden sich von diesen hauptsächlich durch eine abweichende Anordnung der Auslaßkanäle, ein anderes Rückschlagventil und den Wegfall eines Brennstoffkissens zum Auffangen des Treibkolbens. Der Pumpenzylinder gor und der Treibkolben 2o9 sind mit ähnlichen Kraftstofförder- und -rückführungekanälen ausgestattet. Der Meßkolben 223 hat eine Meßnut 259 von der gleichen Form der vorher beschriebenen Ausführungen, die aber nur mit einer Öffnung 258 im Treibkolben zusammenarbeitet. Der Meßkolben 223, der in ähnlicher Weise mit dem Pumpenzylinder toi verbunden ist, ist ebenfalls in dem Pumpenzylinderkopf Zig drehbar. Der Treibkolbenhalter 2i3 ist ähnlich ausgeführt wie in Fig. i. Eine Rückholfeder 227 liegt zwischen diesem Halter 2z3 und dem Flansch 228 einer Büchse 229. Der Flansch 228 liegt an dem Boden des Pumpenzylinderkopfes Zig an und ist durch einen Stift 230 mit dem Boden des Zylinderkopfes verriegelt, so daß die Drehung der Büchse 229 verhindert ist. Die Büchse ist mit einem Längsschlitz 231 versehen, in dem ein Ansatz 232 des. Treibkolbens 2o9 gleitet und dessen Drehung verhindert. Der Kolbenteil 211 des Treibkolbens ist mit schräg verlaufenden, sich schneidenden Kanälen 265, 266 versehen; die an den äußeren Enden durch Stopfen verschlossen sind. Die Mündung des Kanals 265 steht normalerweise mit der Meßnut 259 in Deckung und der Kanal 266 mit der Kraftstoffpumpenkammer225 .am unteren. Ende des Meßkolbens 223 in Verbindung. Durch die Kanäle 265, 266 wird die Pumpenkammer 225 mit Brennstoff gefüllt und dieser bei hohem Kompressionsdruck der Meßnut 259 des Pumpenkolbens 223 zugeführt. Die Kanäle 265, 266 haben also dieselbe Wirkung wie die Kanäle 65, 66 in dem in Fig. i dargestellten Meßkolben 2_3 oder die entsprechenden Meßkol'benkanäle 165, 166 der. Fig. 6. Der Meßkolben 223 weist, wie die Fig. 8 und 9 zeigen, eine Ringnut 27o auf, die mit einer Ausnehmung 267 im Treibkolben in Verbindung ist. Die Ausnehmung wird: durch ein mit Stopfen verschlossenes Loch und einen dieses Loch schneidenden Längsschlitz gebildet. Diese Ausnehmung 267 hat denselben Zweck wie die Ausnehmungen 67, 167 in den Fig. i und 6, nämlich über die schraubenförmige Steuerkante 263 der Meßkolbennut 259 und die Steuerkante 269 der Ringnut 27o des Meßko'lbens zu überschneiden und so den Durchlaß des komprimierten Kraftstoffs von der Pumpenkammer 225 zu der Nut 270 zu ermöglichen. Wie die Fig. 9 erkennen läßt, führen ein diametraler Querkanal 271 und ein in axialer Richtung verlaufender Kana1272 von der Nut 27o zum Ende des Meßkolbens. Der Längskanal ist an dieser Stelle durch einen Stopfen 23t verschlossen. Gemäß Fig. io ist ferner zwischen dem Ende des Kolbens 223 und der Nut 270 eine weitere Ringnut 279 vorgesehen, die über radiale Löcher 28i mit dem Längskanal 27i in Verbindung steht. Diese Löcher 281 sind durch einen geschlitzten Federring 283 verschlossen, der als Rückschlagventil dient und das Entweichen des unter Druck stehenden Kraftstoffs über die Löcher 281 ermöglicht. Die Nut 279 kommt mit den in der Arbeitsfläche des Treibkolbens vorgesehenen Spritzöffnungen 283' in Deckung, wenn die Ausnehmung 267 über die Steuerschlitze 263, 269 faßt, so daß der Kraftstoff durch die Auslaßkanäle 283' in die Motorverbrennungskammer eintreten kann.
Die drei Ausführungsformen der Kraftstoff-Einspritzpumpe ermöglichen bei Voll- und Teilbelastung das Einspritzen genau festgelegter vorkomprimierter Kraftstoffmengen mit dem richtigen Druck. Durch den Antrieb des Treibkolbens durch den Gasdruck wird verhindert, daß ein Versagen eintritt, wie es bei den mechanisch angetriebenen Pumpen vorkommt, deren, Einspritzdruck proportional der Geschwindigkeit ist, mit der der von dem Motor betätigte Pumpenantrieb läuft.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennstoff-Einspritzpumpe für Dieselmotoren mit einem Differentialtreib'kolben, auf dessen großflächigem Teil der Verdichtungsdruck im Motorzylinder wirkt und den Kolben entgegen der Kraft einer Feder antreibt und der eine Bohrung hat, die den Zylinder für den am Motorzylinder fest sitzenden Kolben der Brennstoffpumpe bildet, wobei dieser Brennstoffpumpenkolben drehbar angeordnet ist und eine schraubenförmig begrenzte zylindrische Ausnehmung hat, die mit einer Austrittsöffnung für Brennstoff und Luft derart- zusammenarbeitet, daß die schraubenförmige Kante bei Beginn der Bewegung des Pumpenkolbens gegenüber dem Zylinder die Austrittsöffnung für den Brennstoff je nach der Einstellung des drehbaren Pumpenkolbens früher oder später abschließt zwecks Abmessung der Einspritzmenge, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff der zwischen beiden Kolben (9, 1o9, 2o9 und 23, 1z3, 223) gebildeten Pumpenkammer (25, 125, 225) über im Brennstoffpumpenkolben (65, 66; 165, 166) und -zylinder (-a65, 266) liegende Durchlässe zugeleitet und, nachdem die nach außen führenden Verbindungen (57, 58; 157, 158;:257,:258) durch den gegenüber dem Zylinder bewegten Kolben (23, 1-23, 223) abgesperrt worden sind, komprimiert wird, bis der Kolben einen Auslaß zu den Spritzdüsenkanälen (67, 85; 167, 170, 172; 267. 270, 279, 281) öffnet, den er bei Beendigung der Einspritzperiode wieder schließt, so daß die Weiterbewegung des Kolbens durch den in der Pumpenkammer (25, 125, 225) abgeschlossenen Brennstoff verhindert wird. z. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Einspritzung ohne Ventile nur durch am Brennstoffpumpenkolben (23, 123, 223) angebrachte schraubenförmige (61, 63; 161, 163) und kreisförmige (69, 169, 269) Steuerkanten in der Weise erfolgt, daß durch die schraubenförmigen Steuerkanten die Größe der in der Pumpenkammer-(25,125, 225) zurückbehaltenen Brennstoffmenge je nach der Einstellung des drehbaren Pumpenkolbens (23, 123, 223) bestimmt und durch die preisförmige Meßkante bei jeder Einstellung des drehbaren Pumpenkolbens nach Beendigung der Einspritzung die gleiche Restmenge von Brennstoff in der Pumpenkammer zurückbehalten wird. 3, Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkolben (9, 1o9, 2o9) im Bereich der Ein-und Auslaßöffnungen (57, 58; 157, 158; 257, 258) der Brennstoffpumpe außen axial verlaufende Nuten (55, 55', 155, 155) hat, die sich bei Bewegung des Treibkolbens ständig mit den Brennstoffkanälen (53, 53'; 153, 153) des Einsatz,körpers (1, 101, 201) im Motorzylinder decken. d.. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkolbenkörper (1o9), der an einem Ende den Treibkolben (111) trägt, an seinem anderen Ende mit einem zweiten kleineren Kolben (113) ausgestattet ist, der in einer Bohrung (1o7) des Einsatzkörpers (1o1) geführt wird, in welche bei Bewegung des Treibkolbenkörpers (1o9) dessen axiale Nuten (155, 155') hineinragen, so daß diese Bohrung mit Brennstoff gefüllt wird, der beim Rückgang des Treibkolbens eingeschlossen wird und als Puffer wirkt. 5. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die dauernd, mit der Pumpenkammer (25, 125,:2:25) verbundene Ausnehmung (59, 159, 259) im Brennstoffpumpenkolben (23, 123, 223) durch zwei im Abstand voneinander parallel und im ersten Teil schraubenförmig (61, 63; 161, 163) und anschließend normal (62, 6.1) zur Pumpenkolbenach:se verlaufende Kanten (Fi.g.5) begrenzt wird, deren eine (61, 161) die Einlaß-und Auslaßöffnungen (57, 58; 157, 158; 257, 258) steuert, während die andere (63, 163) mit einer einen Überströmkanal darstellenden Ausnehmung (67, 167, 267) im Pumpenzylinder (9, 1o9, 2o9) und einer zweiten ringförmigen Ausnehmung (17o, 27o), welche auf der einen Seite durch eine Steuerkante (69, 169, 269) begrenzt wird und die Verbindung mit den Einspritzdüsenkanälen (85, 172, 272) herstellt, in der Weise zusammenarbeitet, daß sie nach einem kurzen Kompressionsweg des Pumpenkolbens die erste Ausnehmung (59, 159, 259) und damit die Pumpenkammer (25, 125, 225) über den Überströmkanal (67, 167, 267) mit den Einspritzdüsen (83', 190,28A verbindet. 6. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis q, dadurch gekennzeichnet, daß die eine als Steuerkante (69, 169, 269) wirkende Begrenzung der ringförmigen Ausnehmung im Pumpenkolben durch Abdeckung des überströmkanals (67, 167, 267) das Ende der Brennstoffeinspritzung und den Abschluß der Pumpenkammer (25, 125,:225) bewirkt. 6. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Überströmkanal wirkende Ausnehmung (67, 167, 267) im Brennstoffpumpenzylinder (9, 1o9, Zog) durch eine außen mit einem Pfropfen verschlossene Bohrung gebildet wird'. B. Bren:nstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. i) die Ableitung des Brennstoffs aus dem Überströmkanal (67) und der ringförmigen Ausnehmung im Pumpenkolben mit der normal zur Pumpenkolbenachse verlaufenden Steuerkante (69) bewirkt wird durch Kanäle (85, 85') zwischen dem rohrförmigen Ende (7o) des Pumpenkolbens und einer auf dieses aufgesetzten Kappe (75), welche Kanäle (85, 85') vorzugsweise durch Abflachungen des Pumpenkolbens gebildet werden und durch Bohrungen (Fig. 3 und q.) mit einer ringförmigen Ausnehmung (79) im äußeren Umfang -der Kappe (75) verbunden sind, welche Ausneh:mung sich nur während der Einspritzperiode mit den Spritzdüsen (83') im Treibkolben (9) deckt, so daß kein Rückschlagventil nötig wird. 9. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. 6) die Ableitung des Brennstoffs aus dem Überströmkanal (167) und der ringförmigen Ausnehmung (17o) im Pumpenkolben mit der normal zur Pumpenkolbenachse verlaufenden Steuerkante (z69) bewirkt wird durch eine mit dem Überströmkanal (t67) verbundene Ringnut (171) im Brennstoffpunipenzylinder (1o9) und einen von dieser ausgehenden Kanal (r72), der zu einem im Treibkolbenkopf (111) eingebauten Rückschlagventil (i73, 17q.) führt, das vor den Spritzdüsen (19o) liegt. ro. Brennstoff-Einspritzpumpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. 8) die Ableitung des Brennstoffs aus dem Überströmkanal (267) und der ringförmigen Ausnehmung (27o) im Pumpenkolben mit der normal zur Pumpenkolbenachse verlaufenden Steuerkante (269) bewirkt wird durch eine axiale Nut (267) im $rennstoffpumpenzylinder (2o9), welche eine Verlängerung des Überströmkanals (267) bildet, und durch eine zentrale Bohrung im Brennstoffpumpenkolben, welche an dessen, Ende durch einen Pfropfen (23r) verschlossen ist und welche Verbindungen (27i) hat zur Ringnut (27o) im Kolben und zu einer zweiten äußeren Ringnut (279), die während der Einspritzperiode in Deckung kommt mit den Spritzdüsen (a83') im Treibkolben (2o9), wobei das Rückschlagventil in bekannter Weise durch einen die Durchlaßöffnungen (28t) abdedkenden Federring (283) gebildet wird (Fig. 9 und 1o). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 688 511, 615 203, 401920, 334 577.