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Brennstoffeinspritzpumpe Das Hauptpatent bezieht sich auf die Ausgestaltung
von Brennstoffeinspritzpumpen mit hängend angeordnetem Kolben und von diesem gesteuerten
Ansaug- und Überstromkanälen, von denen ein überstromkanal zur Erleichterung der
Ausscheidung von Luft- und Gasblasen im oberen Teil des Pumpenarbeitsraumes mündet.
Ältere Anordnungen dieser Art weisen noch Nachteile auf, daß sich der Arbeitsdruck
des niedergehenden Kolbens infolge der im Pumpenraum befindlichen Luft- und Gasteile
anfangs nicht mit voller Kraft auf das Einspritzventil auswirkt und dieses daher
nicht augenblicklich öffnet, sondern zunächst nur eine Verdichtung der Gasteilchen
bewirkt und je nach der vorhandenen Gasmenge erst nach kürzerer oder längerer Zeit
so groß wird, daß er die der Ventilöffnung widerstehende Kraft der Ventilfeder überwindet.
Infolgedessen schwankt bei den älteren Anordnungen die Menge des eingespritzten
Brennstoffs trotz unveränderter Pumpeneinstellung in Abhängigkeit von der zufällig
in den Pumpenarbeitsraum hineingesaugten Gasmenge, wodurch die Verbrennungskraftmaschine
unruhig läuft und auch in ihrem Wirkungsgrad beeinträchtigt wird. Außerdem kann
es insbesondere bei Anwesenheit größerer Gasmengen vorkommen, daß Gasblasen in
die
Druckleitung gelangen und sich darin in gleicher Weise nachteilig auswirken.
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Das Hauptpatent bezweckt nun, die im Pumpenarbeitsraum etwa vorhandenen
Luft- und Gasteilchen vor Beginn des Einspritzvorganges aus dem Raum zu entfernen.
Dies geschieht dadurch, daß die zusammenwirkenden Steuerkanten an Kolben und Zylinder
so angeordnet «-erden, daß beim Förderhuh zunächst die Ansaugbohrung geschlossen
wird, der als Luft- und Gasanschluß dienende Überströmkarnal während ides ersten
Teiles des Förderhubes offen ist und so der Beginn der Einspritzung durch die Schließung
des Überströmkanals bestimmt wird.
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Gemäß der Erfindung findet dieses Arbeitsverfahren nun Anwendung auf
eine Pumpe mit einem über dem Pumpenkolben befindlichen Druckraum, der zu diesem
Zweck über einen Nebenweg im oberen Teil des Pumpenraumes mit einer als Überströmkanal
dienenden Nebernwegöffnung in Verbindung steht.
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Bei ider A usglestalt.ung der Pumpe tritt außerdem noch eine Reihe
zusätzlicher Vorteile auf. Es ist möglich, den durch den Nebenweg vor dem Förderhub
abgelassenen Betrag an Brennstoff gleich zu halten oder ihn wahlweise dem durch
das Einspritzventil abgegebenen Betrag anzupassen. Ferner kann man eine Einrichtung
vorsehen, die zwangsweise ein Ventil zu lüften vermag, das während einer bestimmten
Periode des Kreislaufes der Pumpe offen ist, so daß der Vorratsraum von jedem Übermaß
an Luft oder Gasblasen befreit wird. Der Fluß des Brennstoffes durch den Vorratsbehälter
beim Lieferdruck kann zum Ausspülen des Vorratsbehälters dienen. Auch ist es möglich,
bei einem Druck zu entlüften, der höher ist als der Lieferdruck des Brennstoffs.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung kann diejenige Steuerkante
an dem Pumpenkolben, welche den Schluß der Einlaßöffnung steuert, so geformt sein,
daß der Zeitabstand zwischen dem Schluß der Einlaßöffnung und dem Schluß der Nebenwegöffnung
konstant ist; statt dessen mag die Bauart auch so beschaffen sein, daß jener Zeitabstand
wächst, wenn der Beginn der Förderung früher gelegt wird. Im ersteren Fall ist der
Grad der anfänglichen -Nebenströmung vor der Ablieferung durch das belastete Auslaßventil
gleich ohne Rücksicht auf die Zeit und die gelieferte Menge, während im letzten
Fall der Grad der anfänglichen Nebenströmung verhältnisgleich zu der gelieferten
Menge sein mag.
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Die Entleerung des Vorratsraumes sowohl für den Auslaß von Luft als
auch für irgendeinen gewünschten Betrag des Spülstromes kann durch eine Entlüftungsöffnung
bewirkt werden, die durch eine zweckmäßig am Pumpenkolben hierfür vorgesehene Kante
geöffnet und geschlossen wird.
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Durch die bis zu einem gewissen Grad zugelassene Nebenströmung, der
mit der geförderten Menge wächst oder wenigstens gleichbleibt und nicht verkleinert
;wird, wenn die gelieferte Menge ansteigt, wird die Möglichkeit, alle Luft- oder
Gasblasen aus dein Druckraum der Pumpe zu entfernen, vergrößert. Ferner wird durch
die Anwendung einer zwangsläufigen Ventileinrichtung zum Entlüften des Vorratsbehälters
für die Ausscheidung der ungewünschten Luft aus dem System diese Ausscheidung zwangsläufig
mit einem Mindestmaß von Brennstoff herbeigeführt, wodurch diejenige Menge von Brennstoff
herabgesetzt wird. «-elche in die Zuflußleitung niedrigen Drucks zurückgefördert
wird; dadurch wird ein Eindringen zusätzlicher Luft in den zurückfließenden Brennstoff
vermieden. Da die Strömungsgeschwindigkeit von Luft oder Gas bei einem bestimmten
Druck durch eine Öffnung mehrfach größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit von
Flüssigkeit bei gleichem Druck durch die gleiche Öffnung, können die Lüftungsbohrung
und die Zeitdauer, während der die Bohrung offen bleibt, so bemessen werden, daß
alle unerwünschte Luft oder alles Gas aus dem Vorratsbehälter entfernt werden kann,
während nur ein verhältnismäßig kleiner Betrag an flüssigem Brennstoff durch die
Lüftungsöffnung unter den gleichen Bedingungen entweichen kann.
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`Fenn man die steuernde Kante oder Kanten für die Lüftungsöffnung
an dem Pumpenkolben anbringt, kann der Vorratsbehälter entweder vor dein Beginn
des Förderhubes beim Lieferdruck oder am Ende des Förderhubes bei einem Druck, der
höher ist als der Lieferdruck, gelüftet werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Dabei ist der Pumpenkolben in derjenigen Stellung gezeichnet, die er am Ende seines
Saughubes und bei Beginn seines Druckhubes einniinint.
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Es zeigt Fig. z einen Längsschnitt durch eine Vereinigung von Brennstoffpumpe
und Einspritzventil, die an dein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angebracht
ist, Fig. 2 (Fig. i a) eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Fig. i und
Fig.3 (Fig.6) ein vergrößertes Schaubild des Endes des Pumpenkolbens, nach dem die
die Einlaßöffnung steuernde Kante derart ausgebildet ist, daß der Zeitabstand zwischen
dem Schluß der Einlaßöffnung und dem Schluß der Nebenwegöffnung konstant ist.
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Der durch den Nocken gesteuerte Hebel 26 und die Schraubenfeder 21
gesteuerte Pumpenkolben i ist an seinem freien oder inneren Ende mit der Endkante
i' versehen. Eine ringförmige Eindrehung :2 teilt die Umlauffläche des Pumpenkolbens
in zwei Teile. Diese Eindrehung wird durch die schraubenförmigen Kanten 3 (oben)
und ,I (unten) begrenzt. Der Pumpenkolben arbeitet in einem Zylinder 6, der in dem
Gehäuse 7 untergebracht ist. Zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse bildet eine erweiterte
Bohrung des Gehäuses den Vorratsraum B. Einlaßöffnung 9 und Nebenwegöffnung io in
der Zylinderwand führen zu diesem Vorratsraum. Der Brennstoff wird dem Vorratsraum
8 durch eine unter geringem Druck stehende Ztifülirleitung i i -zugeführt. Zum "Zweck
der
Drehung des Pumpenkolbens i und damit der Verstellung der Kanten i', 3 und q. weist
der Pumpenkolben einen kantigen Teil 17 auf, der mit einem auf ihm verschiebbaren
Ritzel 14 zusammenarbeitet. Das Ritzel kann mittels der Zahnstange 18 gedreht werden.
Ein oder mehrere Durchlässe 34 führen von der Bohrung des Zylinders zum federbelasteten.Einspritzventil.
Die Spannung der,#l'entilfeder 43 bestimmt den kleinsten Einspritzdruck.
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Die Nebenwegöffnung io ist mit einem Rückschlagventil ausgerüstet.
In dem gezeichneten Beispiel besteht dieses Ventil aus einer flachen Feder 48, die
so gestaltet ist, daß sie dicht in eine schmale ringförmige Nut 4.9 auf der Außenseite
des Zylinders 6 paßt. Das eine Ende der flachen Feder legt sich über die Neben wegöffnung
io, während das andere Ende einen sie haltenden Vorsprung 5o aufweist, der in eine
entsprechende Vertiefung 5 i auf der Außenseite des Zylinders eingeschnappt ist.
Die wegen der Schraubenform der Kanten i', 3 und 4 wichtige 1@'inkelstellung der
Öffnungen 9 und io wird z. B. durch einen Stift gesichert.
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Der den Brennstoff dem Einspritzventil zuführende Durchlaß 3.4 zweigt
von einer Stelle des Zylinders 6 ab, die etwas unterhalb des obersten Teiles 6'
des Druckraumes liegt. Ein Nebenweg 5' im Zylinder 6 verbindet den oberen Teil des
Druckraumes mit der Eindrehung 2 in allen Stellungen des Pumpenkolbens i, in denen
die Nebenwegöffnung io frei ist. Eine andere Verbindung zwischen dem Druckraum und
der Eindrehung besteht nicht. Das verdickte Ende 6o des Zylinders 6, das gegen eine
Schulter 32 des Gehäuses 7 geklemmt ist, hat an seinem Umfang Längsnuten 61, die
den Vorratsraum 8 mit der Luftkammer 33 verbinden. Ein überschuß an Luft oder Gas
kann durch einen schmalen Spielraum zwischen dem verdickten Ende 6o des Zylinders
und dem Gehäuse 7 sowie durch die Entlüftungsbohrung 62 entweichen.
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Das Ausführungsbeispiel arbeitet in folgender `'eise: Der mit geringem
Druck ankommende Brennstoff wird durch die Zuführleitung i i d'em Vorratsraum 8
zugeführt. Der Pumpenkolben legt am Ende des Saughubes die Einlaßöffnung 9 frei,
wie dargestellt. Infolgedessen fließt das Öl in den Druckraum des Zylinders 6. Sobald
sich der Kolben aufwärts zu seinem Arbeitshub bewegt, verdeckt er zunächst die Einlaßöffffnung
9 und pumpt dann das Öl und alle mit ihm vermischten Gasblasen aus dem obersten
Teil 6' des Pumpenraumes durch den Nebenweg 5' in die Eindrehung 2 und von
dort durch die Nebenwegöffnung io zurück in den Vorratsraum B. Dieser Zustand hält
an, bis die untere schraubenförmige Kante 4. die Nebenöffnung io verschließt. Von
diesem Augenblick an, wo kein anderer Auslaß aus dem Pumpenraum vorhanden ist, steigt
der Druck im Zylinder und im Durchlaß 34. schnell an, bis der Druck ausreicht, um
das belastete Einspritzventil von seinem Sitz zu lieben. Die Einspritzung dauert
so lange, bis die obere schraubenförmige Kante 3 die Einlaßöffnung 9 wieder freigibt.
Diese wird jetzt in umgekehrter Richtung durchströmt, und zwar fließt das verbleibende
(il, das vom Pumpenkolben aus dem Zylinder herausgedrückt wird, durch den
Nebenweg 5' in die Eindrehung 2 und von da durch die Einlaßöffnung 9 zurück in den
Vorratsraum B. Die Luftkammer 33 wirkt als Druckspeicher, der Druckschwankungen
beim Öffnen und Schließen der Öffnungen 9 und io mildert.
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Bei der Bauart gemäß Fig. i steht die Endkante i' des Pumpenkolbens,
der das Schließen der Einlaßöffnung 9 steuert, im rechten Winkel zur Kolbenachse.
Wird nun der Zeitpunkt des Schließens der Nebenwegöffnung io durch die untere schraubenförmige
Kante infolge Verdrehung des Pumpenkolbens vorverlegt, so wird die vor dem Beginn
des Einspritzens durch den Nebenweg abgelassene Menge verkleinert, während die eingespritzte
Menge vergrößert wird, und umgekehrt. Damit nun die Entfernung der Luft- und Gasblasen
aus dem Zylinder zusammen mit der durch den Nebenweg geförderten Brennstoffmenge
vor Beginn der Einspritzung sichergestellt wird, ist es erwünscht, daß die in den
Nebenweg geförderte Menge mindestens gleich oder auch verhältnisgleich zu dem durch
die Düse ausgespritzten Brennstoff ist und sich nicht verkleinert, wenn die eingespritzte
Menge steigt. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 3 die Endkante i' des Pumpenkolbens,
die den Schluß der Einlaßöffnung 9 steuert, ebenfalls schraubenförmig gestaltet,
und zwar mit derselben Steigung wie die untere schraubenförmige Kante 4, die den
Schluß der Nebenwegöffnung io steuert. Wird also der Zeitpunkt des Schließens der
Nebenwegöffnung io durch Verdrehen des Pumpenkolbens vorverlegt oder verzögert,
so wird der Zeitpunkt des Schließens der Einlaßöffnung im gleichen Maße vorverlegt
oder verzögert. Die Strecke, um die sich der Pumpenkolben zwischen dem Schluß der
Einlaßöffnung 9 und dem Schluß der Nebenwegöffnung io bewegt, bleibt also gleich.
Infolgedessen wird auch die durch die Nebenwegöffnung io vor Beginn der Einspritzung
ausgelassene Menge unverändert bleiben. Wird die Steigung der Endkante i' größer
gewählt als die Steigung der unteren schraubenförmigen Kante q., so wird die Einlaßöffnung
9 um so früher geschlossen, je früher die Nebenwegöffnung io geschlossen wird, und
die durch die Nebenwegöffnung io vor Beginn der Einspritzung abgelassene Brennstoffmenge
kann verhältnisgleich zu dem durch die Einspritzdüse ausgestoßenen Betrag an Brennstoff
gemacht werden.
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Die Entlüftung des Vorratsraumes 8 kann z. B. gleichzeitig mit dem
Spülfluß während der Beschleunigungsperiode zwischen den Saug- und Arbeitshüben
der Pumpe oder auch am Ende des Arbeitshubes des Pumpenkolbens erfolgen. Es kann
auch ein besonderes Ventil, das etwa ein vereinigtes Rückschlag- und Sicherheitsventil
ist, benutzt werden. Dann ist es zweckmäßig, das Ventil so auszubilden, daß es sieh
bei einem Druck öffnet, der niedriger isst als .der zum Anheben des Einspritzventils
erforderliche Druck. Man erhält auf diese Weise im Vorratsraum bei jedem Arbeitskreislauf
einen mittleren Druck zwischen dem Speisedruck
und dem Einspritzdruck.
Dieser mittlere Druck kann auch bei Verwendung eines Rückschlagventils in der Zuführungsleitung
zur schnelleren Füllung des Zylinders benutzt werden, was bei schnell arbeitenden
Pumpen vorteilhaft ist.