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Brennstoffeinspritzpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffeinspritzpunipen
für Verbrennungskraftrnaschinen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf
Dieselmaschineii. Sie betrifft Verbesserungen von Pumpen (hierin nachfolgend als
»dieser Art« bezeichnet), bei den-en die effektive Länge des Förderhubes der entsprechenden
Kolben in ähnlicher Weise gleichzeitig in allen Pumpenzylindern durch Betätigung
eines gemeinsamen Regelelements gesteuert wird, welches bei jedem Zylinder die Lage
eines Elements festlegt, das den Zeitpunkt des Förderhubes bestimmt, bei dem der
Brennstoff aus dem Zylinder in eine Kammer oder Durchführun 'g in Verbindung
mit der Eingangsseite der Pumpe, dem Brennstofftank oder in einen ähnlichen Behälter
niederen Druckes gedrückt wird. Es sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden,
um die Förderung,der Pumpen dieser Art automatisch entsprechend der Geschwindigkeit
und der Maschiiienbelastung zu steuern, indem man zusätzlich an der Pumpe einen
Regler anordnet, in dem durch Verschiebung eines Kolbens die Re-ulierung beeinflußt
wird, um eine gewisse Geschwindigkeitsregelung sicherzustellen, durch die verhindert
wird, daß' die Maschinengeschwindigkeit um einen wesentlichen Betrag von einer Größe
abweicht, die der Ztiteinstellung von Hand aus oder mit Hilfe anderer normalerweise
verwendeter Betätigungsmitteel für das gemeinsame Regelelement entspricht.
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Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Schaffung ein-er verbesserten
automatischen Steuereinrichtung
für die Förderungeiner Pumpe, dieser
Art, welche empfindlich, wirksam und von relativ einfacher Bauart ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Pumpe dieser Art vorgesehen, bei der das
druckempfindliche Regelorgan innerhalb des Pumpengehäuses in der zentralen Achse
angeordnet ist und das scheibenförmige Reglergerät unmittelbar mit einem ortsfesten
Gehäuseteil verbindet. Erfindungsgemäß ist das auf Druck ansprechende Mittel vollkommen
innerhalb der Überlaufkarrmier angeordnet. Vorzugsweise wird das auf Druck ansprechende
Mittel von einem flexiblen Balg gebildet.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden in der Beschreibung und an Hand
der Zeichnungen erläutert.
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Fig" iA stellt den oberen Teil eines Schnittes entlang der Linie IJ
der Fig, 2 dar; Fig. iB stellt den unteren Teil dieses Schnittes dar; Fig. 2, ist
ein Schnitt entlang der Linie II-11 der Fig. iA.
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Die Pumpe besteht, wie in Fig. iA dargestellt, aus einem Gehäuse i
von zylindrischer Grundform, in welchem sich an einem Ende eine Nockenkammer 2 (Fig.
i B) und eine darüberliegende Überlaufkammer 3 und am anderen Ende eine Anzahl
von Speiseanschlüssen 4, von denen ein jeder mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung
des entsprechenden Maschinenzylinders verbunden ist, befinden. Am oberen Ende (in
der Zeichnung) des Gehäuses sind entsprechende Pumpenzylinder 5 angebracht,
welche um die Gehäuseachse herum angeordnet sind und deren Zylinderachse zuder letzterwähnten
Achse parallel verlaufen. jeder Pumpenzylinder 5 steht über ein Speiseventil
6 in Verbindung mit -dem Speiseleitungsanschluß 4. Die- Zylin--der
5 und ihre entsprechenden Kolben oder Plunger 7 sind in gleicher Weise
ausgeführt, wes-,halb in dieser Beschreibung nur ein Satz dieser Teile beschrieben
wird. Die Zylinderwandung ist in der Nähe ihres äußeren Endes mit ra-dialen Bohrungen
8 versehen -und an dieser Stelle von einem ringförmigen Brennstoff versorgungskanal
9
umgeben. Dieser Kanal steht in dauernder Verbindung mit einer zentralen
ringförmigen Kammer io, ,velche über eine Bohrung iob und eine Einlaßöffnung joa
gespeist wird. Die Kammer io ist in einer Aussparung in:,der zylindrischen Wandung
des erweiterten Innenraumes ii einer axialen Bohrung 12 im Gehäuse i gebildet. Die
axiale Böhrung 12 -hat die Aufgabe, einen Schaft 13 auf zunehmen, welcher
mit einem gemeinsamen Regelelement 14 in der Überlaufkammer 3 verbunden ist.
Das Regelelement 14 'hat die Gestalt einer Scheibe und besitzt einen. verstärkten
Rand 15, an welchem .ein Ring 16 anggeklarnmert ist, welcher die Aufgabe ]hat, die
Steuerhülsen 17 in ihrer Lage zu halten. Die Steuerhül,sen 17 s#itzen;eng
gleitend auf den in den Zylindern 5 arbeitenden Kolben 7. Jeder Kolben
7 sitzt eng gleitend in seinem Zylinder 5. Der Zylinder
5 ragt zum Teil mit Spiel in eine Öffnung 18 des verstärkten Randes
15 des Regelelements 14. Die --entsprechend.-- Steuerhülse ist am Regelel-ernent
in solcher Weise angebracht, daß sie sich einseitig, -d. h. radial oder in Richtung
des Umfanges des Regelgtiedes, bewegen kann, ohne dabei die Möglichkeit zu 'haben,
eine merkliche Bewegung in axialer Richtung des Regetgliedes auszuführen.
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Der Kolben 7 ist noch über die Hülse 17 hinaus fortgesetzt
und führt durch eine übergroße Öffnung ig in ein Führungsstück 2o, welches in der
Überlaufkamm-er 3 befestigt ist. Der Kolben 7 ist hier von einer Druckfeder
21 umgeben, welche mit ihrem einen. Ende gegen das Führungsstück 2o und mit ihrem
anderen Ende gegen ein am Endedes Kolbens befestigtes ringförmiges Widerlager 22
drückt. Das unte,re Ende des Kolbens 7 ruht auf einem Ende einer hin und
her beweglichen Druckstange 23,
welche an ihrem anderen Ende eine X-egelrolle
24 trägt, die mit einer Nockenbahn :25 zusammenarbeitet. Die- Nockenbahn
25 ist innerhalb der Nockenkammer 2 um eine Welle 26 drehbar. Die
Welle 26 erstreckt sich axial durch das untere Ende des Gehäuses i und wird
mit angemessener Geschwindigkeit von der Kurbelwelle der '.\laschill#-, angetrieben.
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Rings um das Führungsstück 20 (Fig. i A) befindet sich in axialer
Richtung eine zylindrische Wandun- 27, die eine geradwandige Hülse 28 UM-b
gibt, in ZD Cr welcher ein am Regelelement 14 befestigter Zapf-en -99 gleiten
kann. Eine axiale Bewegung des Regelelements ändert die Lage der Steuerhülsen
17
gegenüber der Länge des Kolbens 7. Die Kolben ,
sind mit axialen
Bohrungen 30 versehen, welche an ihren arbeitenden Enden in radiale Bohrungen
3 1 führen. Die Öffnungen der radialen Bohrungen 31 werden frei, wenn sie
sich während des Förderhubes des entsprechenden Kolbens aus der Steuerhülse
17 herausbewegen.
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Die bis hierher beschriebene Pumpe arbeitet wie folgt (s. auch Patent
8172--6).- Durch die Rotation der Nockenbahn 25 wird eine Hinundherbewegung
der Kolben 7 bewirkt und bei je-dem Förderhub eine Brennstoffmenge aus den
Zylindern 5 herausgedrückt, die abhängig ist von der Einstellun- der Arbeitszeit
mit Hilfe der Steuerhülsen 17.
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Bei Betrieb der Pumpe wird ein gewisser Teil der anfänglich in jeden
Zylinder 5 angesaugten Brennstoffmenge auch in die Überlaufkammer
3 9-elangen, in welcher sich das Regelelernent 14 hefindet. Dieser Brennstoffanteil,
der in die Überlaufkammer gelangt, erhöht sich im selben Maße, wie sich die Brennstoffmenge,
die bei jedem Förderbub der Maschineaugeführt wird, vermindert.
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In dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel der Erfindung ist
von dieser Tatsache Gebrauch gemacht, -um damit eine automatische Änderung der Speisemenge
der Pumpe entsprechend der Creschwindigkeit und der Belastung der Maschine herbeizuführen.
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Zu diesem Zweck (s. Fig. iA und 2) befindet sich in dem erweiterten
Innenraum i i der Bohrung 12 des Gehäuses i eine dicht eingepaßte HÜlse
32,
welche zwischen ihrer inneren zylindrischen Oberflächt und dem Schaft
13 des gemeinsamen Regelel,
ell",illts 14 eine relativ enge
ringförmig-- DurchflußÖfinuD-33 frei läßt. Die äußere zylindrische Oberfläche der
HÜlse 32 bildet die innere Wandung der zentralen ringförmigen Kammer io.
An einer passenden Stelle ist in der Hülse 3:2 eine kleine radial verlaufende
Bohrung 34 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der engen ringförmigen DurchflußÖffnun-4,33
und der zentralenringförmigen Kammer io zu gewährleisten. Eine radiale Bohrung
35 mit -,etwa gleichem Durchmesser ist in dem Pumpengehäuse i als axiale
Verlängerung der Bohrun- 34 in der Hüfsenwand vorgesehen. An ihrem äußeren En-de
steht die Bohrung 35 in Verbindung mit den die Zylinder 5 umgebenden
rin-'-förmigen Brennstoffversorgungskanälen g. Über eine Bohrung 36 im Gehäuse
i (s. Fig. 2) werden die Kanäle 9 mit Brennstoff geringen Druckes über die
Einlaßöffnung ioll aus einem Brennstofftank od, dgl. versorgt. Innerhalb der Bohrun-
35 des Gehäuses i ist ein Ouerschnittbegrenzungsstift 37
eing gesetzt,
welch-er eine ringförmige t' Durchflußöffnung zuvor festgelegter radialer Breite
frei läßt. Das freie Ende des Stift-es 37 ragt in die radiale Bohrung 34
der Hülse 32. Der Stift 37 kann entweder konisch und federbelastet
sein, parallelwandig und federhelastet oder auch von Hand aus gesteuert werden,
um dadurch in jedem Fall den Durchflußwiderstand für den Brennstoff in der Bohrung
34 und dadurch auch die Geschwindigkeitsbelastuni-scharakteristik der Maschine zu
ändern.
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Es ist -ersichtlich, daß solchermaßen eine Überdrucköffnung für den
in die Überlaufkammer 3 eing gespeist- en Brennstoff vorgesehen ist, so daß
ein Druck in der Kammer 3 entsteht, der um so größer ist, je mehr
Brennstoff in der Zeiteinheit in die Kammer gedrückt wird.
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Innerhalb des ringförmigen Raumes zwischen dem verstärkten Rand 15
des Regeleletnents 14 und der zylindrischenWandung27 desFührungsstückes 20 ist ein
flexibler metallischer Bal938 angeordnet, dessen Enden flüssigkeitsdicht am Führungsstück
2o und am Regelelement 14 befestigt sind.
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Unter der Voraussetzung, daß der Balg 38 mit Gas -unter einem
gegebenen Druck gefüllt ist, wird infolgedessen, wenn der Druck in der Überlaufkammer
i sich erhöht (für eine zuvor festgelegte Einstellung des Regelelements 14),
#der-Bal-38 auf eine kleinere axiale Länge zusammengedrückt, so daß es dem Regelelement
14 möglich ist, sich in Richtung auf das Führungsstück 2o zu bewegen. Dies hat zur
Folge, daß sich die Steuerhülsen 17
von den Pumpenzylindern 5 fortbewegen
und die radialen überlaufbohrungen 3 1 der Kolben 7 schon in einem
früheren Stadium des Förderhubes der Kolben unbedeckt werden. Hieraus resultiert
eine geringere geförderte Brennstoffmenge für die Maschine, so daß die Geschwindigkeit
der letzteren abnimmt. Sollte sich die Belastung der Maschine nun erhöhen, so wird
die Geschwindigkeit noch kleiner werden, und es folgt daraus, daß die in die Kammer
3 in der Zeiteinheit hineingedrückte Brennstoffmenge geringer wird. Der hieraus
resultIerende Drucknachlaß in der Kammer ermög icht dem Bal938, sich wieder auszudehnen,
nötigenfalls mit Hilfe einer passenden Teder, wie nachstehend erläutert wird, so
daß sich das Regelelement 14 dann in einer Richtung bewegt, die eine Erhöhung
23 b In
der Brennstoffversorgung der Maschine zur Folge hat.
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Der Querschnittbegrenzung stift 37 läßt sich #n bs durch einen
anderen unterschiedlichen Durchmessers ersetzen, um die Pumpe der entsprechenden
Maschine anzupassen. Der vorgesehene Federdruck zur Gewährleistung der Bewegung
des Regelelements bei sich ausdehnendem Bal- läßt sich zu demselben Zweck, wie nachstehend
erläutert, ebenfalls verändern.
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Damit das Regelelement 14 sich normalerweise von Hand oder mit anderen
Mitteln, besonders um die Maschine abzubrem,sen und zur Festlegung der maximalen
Brennstoffzuführung, einregeln läßt, trägt der Schaft 13 eine aufgeschraubte Verlängerungsstange39,
welche an ihrem freien En-de mit einemKopfstü(#k40 versehen ist. DasKopfstück4o
'hat die Aufgabe, mit einem Arm4i eines zweiarrnigen Betätigungshebels 41, 42 zusammenzuarbeiten.
Der Hebel 41, 4:2 ist bei 43 in einem rohrförmigen, am Pumpengehäuse i befestigten
Fortsatz 44 drehbar gelagert. Das Gehäuse ist an der Stange mit Hilfe eines flexiblen
Balges 45 abgedichtet. Der flexible Balg 45 ist an seinem einen Ende. an der Wandung
des Fortsatzes 44 und an --2inem anderen Ende an einem von der Stange
39
getragenen Ring 46 befestigt. Der Ring 46 hat auch die Aufgabe, die Bewegung
des Regelelements 14 zu begrenzen, indem er zwischen zwei Anschlagstücken arbeitet.
Das innere Anschlagstück wird gebildet von einem SchulterstÜck 47, das im Fortsatz
44 vorgesehen ist, und das äußere Anschlagstück ist der innere- Rand einer Hülse
48, welche regelbar in die äußere Öffnung des Fortsatzes 44 eingeschraubt und dort
mit Hilfe von Madenschrauben 49 gehalten werden kann. Der Ring 46 arbeitet außerdem
als Widerlager für das eine Ende einer Druckfeder 5o, deren anderes Ende gegen ein
Schulterstück 5 1 in dem Fortsatz 44 ruht, Die Feder hat die Aufgabe, der
Bewegung des Steuerelements 14 in Richtung auf die minimale Fördermenge entgegenzuarbeiten,
um störende Änderungen der Leerlaufggeschwindigkeiten herabzusetzen. Es ist ersichtlich,
daß der auf die Druckänderungen in der Überlaufkammer ansprechende Bal- trotz alledem
arbeiten und die Brennstoffversorgung der Maschine bei jeder Einstellung des Betätigungshebels
41, 42 vermindern kann.
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Der auf das Regelclement 14 wirkende Druck der Feder 5o kann geändert
werden, um die Vorrichtung gewünschten Erfordernissen anzupassen, indem man zwischen
den Schaft 13 des Regelelernents 14 und der aufgeschraubten Stange 39,
welche
eine Fortsetzung des Schaftes 13 bildet, Abstandsscheiben oder Hülsen
5:2 einlegt.
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Vorzugsweise läßt sich die hier beschriebene hydraulische Regelung
mit einer pneumatischen Regelung, bei der von den Druckänderungen in den
Eililaß-
oder Auslaßstufzen der Maschine Gebrauch gemacht wird, kom-binieren.
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Derselbe auf Druck ansprechende Balg 38 wird verwandt, indem
bei 53 ein Anschluß zum Maschinenstutzen vorgesehen ist, welcher über eine
radiale Bohrung 54 im Führungsstück 2,o in die Überlaufkammer 3 führt. Diese
Bohrung führt durch die gerade Hülse 28 hindurch in den Raum 5 5,
der von der letzteren innerhalb der zylindri schen Wandung 27 des Führungsstückes
2o begrenzt wird. Der Zapfen:29 am Regeleleinent 14 ist von seinem freien Ende aus
mit einer axialen Bohrung 56 versehen, welche mit den im wesentlichen radial
verlaufenden Bohrungen 57 iffi Zapfen 2,9 in Verbindung steht. Die Öffnungen
der radiaJen Bohruhgen 57 werden gerade vom freien Ende der geraden Hülse
28 abgedeckt. Der Zapfen:29 besitzt jedoch an dieser Stelle, bei
58, einen etwäs gering-zren Durchmesser, so daß Druckänderungen im Maschinenstutzen
auf das Innere des auf Druck ansprechenden Balges 38 einwirken können. Es
versteht sich, daß eine Erhöhung des Ansaugdruckes im Stutzen. infolge einer Erhöhung;
der Geschwindigkeit der Maschine eine Verminderung, in der Brennstoffzuführung der
Maschine zur Folge -hat.
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Die erforderliche Maschinengeschwindigkeit wird ,dadurch eingestellt,
daß man die freie Öffnung des Stutzens mit Hilfe eines Drosselklappenventils bekannter
Bauart ändert.
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Es hat sichherausgestellt, daß erfindungsgemäße Vorrichtungen bei
Betrieb besonders empfindlich sind, besonders dann, wenn es sich um ein kombiniertes
hydraulisch-pneumatisches System handelt, wobei die hydraulische Wirkung besonders
wirksam ist zur Steuerung der Maximalgeschwindigkeit und die pneumatische Wirkung
bei der Steuerung der Leerlaufgeschwindigkeit.
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Vorzugsweise wird die im erweiterten Innenraum i x der axialen
Bohrung 1:2 untergebrachte HÜlse 3:2: aus einem Metall mit geringem Ausdehnungskoeffizienten
hergestellt, während der Querschnittbegrenzungsstift 37 aus einem Metall
relativ großen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt wird. Auf diese Weise
ist eine automatische Kompensation für die Vis#kositätsverminderung des Brennstoffes
bei höheren Temperaturen sichergestellt.