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Kolbenpumpe, insbesondere Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit automatischer Regelung in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit, insbesondere zum Einspritzendes Brennstoffes in Brennkraftmaschinen,
bei der die zu fördernde Flüssigkeit eine Drosselung durchfließt, die auf beiden
Seiten eines Organs oder Ventils mündet, das sich oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit
gegen die Wirkung einer Feder durch die hydrodynamischen Drücke in einer Bohrung
verschiebt, wobei diese Drücke das Regelorgan in Abhängigkeit vom Ladiungsverlust
in der Drosselung antreiben und die Regelung durch. den Leerraum erreicht wird,
der sich beim Rücklauf des Organs, in der Druckleitung ausbildet. Bei derartigen
bekannten Einspritzpumpen finid;et die Regelungdadurch statt, -daß das Regelorgan
zu Beginn der Förderung im Pumpenkörper geführt ist und sich unter den kombinierten
Wirkungen des durch den Hauptkolben übertragenen Druckes und des durch dieDrosselung
eingestelltenLaadungsverlustes verschiebt und dann am Ende der Förderung in seine
Anfangsstellung zurückgeht, so .daß ein Leerraum geschaffen wird, der -bei jedem
Pumpenhub den Betrag,d(er Leistung vermindert, .da dieser Leerraum beim folgernden
Hub wieder gefüllt werden muB.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht neun darin, solche an sich bekannten
Regleranordnungen, die mit einem beweglichen Regelorgan zusammenarbeiten, so auszu#bil.den,
d.aß -die Leistungs- oder Förderkurve als Funktion der Geschwindigkeit mehrere aufeinanderfolgende!Phasen
mit den unterschiedlichen Merkmalen (der Regelung zeigt. Dementsprechend besteht
die Erfindung darin, daß bei
den eingangs erwähntenbekanntenEinspritzpumpen
Mittel vorgesehen sind, diurch.die das Regelorgan bei Überschreiten seines Hubes
über eine bestimmte Amplitude eine zweite Regelwirkung ausübt, indem jede För,demung
unterdrückt wird, wobei -diese letztere praktisch bei jedem Hub durch den beim Kolbenrücklauf
geschaffenen Leerrauan derart absorbiert wird, @daß die Förderkurve zwei aufe inanderfolgende
Stufen wiedergibt, von denen die erste @die Startgeschwindigkeit und die zweite
die Geschwindigkeit mit voller Ladung begrenzt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung .dargestellt,
und zwar. zeitigen Fig. i und 2 zwei schematische Teilschnitte durch zwei Ausführungsformen
der erfindüngsgemäßen Pumpe, Fig.3 ein Diagramm der Wirkungsweise. der Pumpe entsprechend
Fig. i.
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Nach der Erfindung und insibesorudere nach den Anwendungsarten sowie
den Ausführungsformen der vorzugsweise anzuwendenden Teile geht man z. B. bei der
Herstellung einer Einspritzpumpe, insbesondere für Automobilmotore, in folgender
oder ähnlicher Weise vor.
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Man sieht bei. (dieser Pumpe in bekannter Weise einerseits einen Hauptpumpenkörper
mit Kolben i vor, der mit Steuerkanten. 2. und 3 versehen ist, die mit wenigstens
einer Speisungsbohrung 4 zusammenarbeiten, und, andererseits ein Re@glersystem auf
(der Förderdruckseite, vorzugsweise zwischen dem Kolben i und einem Ventil 5 oder
einem entsprechenden Organ am Beginndes Druekförderkanals 6.
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Dieses Regelsystem umfaßt im wesentlichen wenigstens ein bewegliches
Organ, welches mit mindestens einer Drosselung zusammenaribbeitet, durch die der
Brennstoff zu strömen gezwungen wird, von wo e.ntsprech.#nd den mehr oder weniger
veränderlichen Hüben @dieses Organs eine bestimmte Regelwirkung ausgeht.
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Man richtet die Gesamtanordnung so ein oder besser man ordnet ihre
Teile so zueinander an, daß .die erhaltene Regelkurve mehrere Phasen mit den unterschiedlichen
Merkmalen der Regelung zeigen kann, insbesondere entsprechend ider Größe der Förderleistung
bei jedem Hub ;des Kolbens i.
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Zu diesem Zweck kann man z. B. einwirken auf d@ieForm.unddieAnordnung
des bew@eglichenRegelorgans, auf .die Form und die Anordnung der Drosselung(en),
auf alle anderen Elemente, inshesondere aui ein Widerlager, welches mit dem beweglichen
Organ bei einer bestimmten Stelle seines Hubes in Berührung kommen kann, wenn dieses
WiderlageT vorgesehen wird.
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Unter anderen Ausführungsformen kann man auf solche zurückgreifen,
wie sie nachstehend beschrieben und in-ider Zeichnung dargestellt sind,.
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Nach dem Beispiel Fig. i siehst man wenigstens eine Drosselung de,s
beweglichen, durch einen Kolben 7 gebildeten Organs vor, wobei ;die'D@rosselung
aus einem seitlichen Kanal 8 mit kalibriertem Querschnitt besteht. Diese Anordnung
lvirlet?derart, saß für eine: unterste-Geschwindigkeit bei einem bestimmten Grenzwert
n tind wenigstens für einen Mittelwert der Leistung, hervorgerufen: durch den Stoß
.des Kolbens i, der Kanal die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse g. und :dem
mit dem Förderkanal 6 verbundenen Raum io, aufrechterhält, während bei einer Geschwindigkeit
unterhalb des erwähnten Grenzwertes (die Verbindung unterbrochen wird.
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Auf der Seite des Raumes io kann @die Drosselung 8 entweder dauernd
mit dem Raum io in Verbindung stehen oder von letzterem getrennt sein, sobald der
Kolben 7 in seiner unteren Stellung ist, nach der hin er vorzugsweise durch eine
Feder @i i gedrückt wird. In diesem Fall ist der Kopf des Kolbens- z. B. mit einem
Ventilsitz 12 versehen.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung wirkt, vorausgesetzt, @daß nur
eineDrosselung8vorgesehen ist, folgendermaßen: Bei Geschwindigkeiten unterhalb des
Grenzwerbe!s n bestimmt die Drossel 8 unterhalb'des Kolbens 7 bei jedem Kompressionshub
des Kolbens i einen Überdruck, oder den Kolben 7 leicht anhebt, so daß eine Verbindung
zwischen dem Pumpengehäuse g und dem Raum i@o:hergestellt wird. Sobald aber die
Geschwindigkeit versucht, die Geschwindigkeit n zu erreichen, ist die Verschiebung
des Kolbens 7 genügend groß, so, @daß ;das untere Ende idets Kanals 8 (dessen Länge
L nur etwas größer ist als die Länge l der entsprechenden Bohrung 13) in die Bohrung
13 eindringt, womit die erwähnte Verbindung unterbrochen ist. In @diesem Augenblick
wird der Kolben 7 gezwungen, sich unter der Wirkung des Kolbens i in der Bohrung
I 3 zu verschieben, während er am Ende des Förderhubes in seine unterste Stellung
zurückgelangt, wobei er hinter sich im Raum io eine entsprechende Luftleere erzeugt,
die bei .Beginn des folgenden Kompressionshubes zunächst angefüllt werden muß. Hierdurch
vermindert sich die FörderIeistung durch ,den Förderkanal 6.
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Der Anordnung des Kanals, 8 entspricht eine Regelkurve, ivie sie bei
Cl in Fig. 3 gezeigt ist. Die vorliegende Erfindungsoll für sich genommen einen
entsprechend eingerichteten Regelkolben schützen.
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Wenn man nun demKanal Seinen weiteren Kanal 14 zuordnet, der die Verbindung
zwischen dem Pumpengehäuse g und dem Raum io nur herstellt, sobald der Hub des Kolben
7 in -der Bohrung 13 seinebestimmte Ampl.ituide erreicht hat, kann man eine Kurve
G erhalten, :die: höheren Belastungen entspricht. Es genügt hierzu, daß der zweite
Kanal 1q. in geeigneter Weise zum ersteren versetzt ist.
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Vorausgesetzt, daß die Versetzung zwischen deal beiden Kanälen 8 und
14 GO' ist, d:aß der entsprechende; Hub des Kolbens 7 ein bestimmtes Volumen v verschiebt,
so erhält man bei einer geeigneten Bemessung der Kanalquerschnitte folgende Wirkungsweise:
Wenn die Pumpe pro Hub des Kolbens i ein Volumen ho unterhalb h liefert (was durch
eine bieistimmte Winkelstellung :des Kolbens i bei Vendrehbarkeit um seine Achse
mittels einer schrägen Steuerfläche 2 erreicht werden kann), verläuft die Wirkung
nach ,der erwähnten Kurve Cl, während die Leistung bei der Geschwindigkeit -n. gleich
Null wird. Diie:s,e Geschwindigkeit ist für das
Beispiel diejenige,
die der langsamen Geschwindigkeit entspricht.
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Wenn die Pumpe jedoch Oder Kolben i i-st in eine neue Winkellage übergeführt),
ein Volumen V wesentlich über V, liefert, so erhält man :die Regelkurve C2 mit zwei
aufeinanderfolgenden Stufen DE
und FG.
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Die erste Stufe DE wird für Geschwindigkeiten unterhalb iz
erhalten, bei denen der Kolben 7 sich ein wenig anhebt, wobei der Brennstoff vollständig
durch den Kanal 8 strömt. Dieser Betrieb kann einer Überlastung beim Anfahren entsprechen,
die ausgeschaltet wird, sobald die Geschwindigkeit den Wert n zu überschreiten versucht.
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In diesem Augenblick geht der Betrieb auf @:ine neue Stufe FG über,
die sich. aufrechterhält, bis die Geschwindigkeit einen Grenzwert N erreicht hat,
bei dem -die -untere Mündung des Kanals 14 in die Bohrung 13 eindringt, womit die
Leistung gleich Null wird.
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Man verwirklicht so auf sehr einfache Weise verschiedene Funktionen
der Überlastung beim Anfahren, beim Langsamlauf, keim Normallauf und .der oberen
Geschwindiigkeitsgrenze.
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Man kann auch eine :Mehrzahl von solchen in geeigneter Weise eingeschnittenen
Kanälen 8 und 14 vorsehen.
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Die Betriebskurven. für mehrere unterschiedliche Phasen können -durch
andere Mittel er reicht "v erden. Wenn man z. B. ein Widerlager vorsieht, welches
mit dem Kolben 7 zusammenarbeitet, so wird man nach. Art,der Fig. 2 verfahren können.
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In dieser Figur ist eine Anordnung dargestellt, wie sie in dem erwähnten
französischen Patent 822 725 beschrieben ist und die aus :dem Hauptkolben i und
einem Hilfskolben 7 mit einer z. B. seitlich im Pumpenkörper angeordneten, mit einer
Reglernabe versehenen Drosselung besteht.
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Sobald man den Kolben 7 frei arbeiten läßt, nehmen seine Verschiebungen
bei jedem Förderhub des Hauptkolbens i eine veränderliche Amplitude in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des letzteren ein. Am Ende der Einspritzung gelangt der
Kollaen 7 in seine untere Stellung zurück, wobei er hinter sich eine Luftleere erzeugt,
(des-sen Größe von der erwähnten Amplitulde, d. h. von der Geschwindigkeit abhängen
wird. Andererseits wird die teilweise Füllung des luftleeren Raumes wührend des
Int°_rvalls t zwischen dem Ende der Einspritzung und dein Beginn der folgenden Einspritzung
von dem Wert dieser Zeit t, also ebenfalls von (der Geschwindigkeit abhängen. Das
Ganze ergibt dann eine bestimmte Leistungskurve in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit.
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Diese Kurve kann in ihrem allgemeinen Verlauf geändert werden, wenn
man mit dem Kolben 7 ein festes. Widerlajer 17 zusammenarbeiten läßt, das seinen
größten 1-Itib begrenzt, wie schon bei der einen Anordnung -des erwähnten französischen
Patents vorgesehen ist.
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Wenn man aber nach einer anderen Anordnung der vorliegeilden Erfindung
für das Widerlager 17 eine bestimmte- Verschiebungsmöglichkeit vorsieht, z. B. gegen
die Wirkung einer gegebenenfalls regelbaren Feder 18, wird man eine Betriebskurve
mit zwei Stufen entsprechend den beiden Skalen bzw. -NIeß-b,;reichen ider unterschiedlichen
Gesch.windigkeite n erhalten.
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Man kann sich nun ine:hrere solcher Widerlager Jenken, die kaskadenförmig
arbeiten.
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Ebenso können solche Widerlager gleichzeitig mit Anordnungen, wie
sie in Fig. i dargestellt sind, zusammenarbeiten.
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Schließlich kann man bei einer Pumpe für einen ,elirzylin:dermotor
in verschi-°,-dener Weise auf die einzelnen Regler der verschiedenen Pumpenkörper
einwirken, indem die eine Hälfte der Zylinder bei einer langsamen Geschwindigkeit
n-aund @Üie andere Hälfte bei einer Geschwindigkeit n-a regelt, oder auf die Weise,
daß man alle Zylinder zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten so abstuft, daß sie
nacheinander in Wirkung treten und dabei dem Wert der mittleren Motorgeschwindigkeit
folgen.
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Infolgedessen erhält man unabhängig von :der angenommenen Ausführungsform
eine Anordnung, deren Wirkungsweise aus dem Vorstehenden klar genug hervorgeht,
so d:aß es nicht :erforderlich scheilit, noch weiter ins einzelne zu gehen.