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Kolbenpumpe zur Förderung flüchtiger Stoffe, insbesondere zum Einspritzen
von flüchtigen Brennstoffen in Brennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist
eine Kolbenpumpe zur Förderung flüchtiger Stoffe, insbesondere zum Einspritzen von
flüchtigen Brennstoffen in Brenn kraftmaschinen, bei welcher der Pumpenkolben Steuerkanten
bildende Nuten und der Pumpenzylinder Einlaß- bzw. Entlastungsschlitze aufweist.
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Die bekannten Pumpen dieser Art, bei denen je ein Pumpenzylinder jedem
Zylinder derBrennkraftmaschine zugeordnet ist, haben den Nachteil, daß während des
Saughubes ein Unterdruck im Zylinder erzeugt wird. Dieser hat eine teilweise Verdampfung
des Brennstoffes im Zylinderraum zur Folge, so daß nach dem Saughub der Pumpenzylinder
zu einem Teil mit Dampf gefüllt ist, der eine ungleichmäßige Fördermenge der Pumpe
verursacht.
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Für Kolbenpumpen mit einem Pumpenzylinder für alle Zylinder der Brennkraftmaschine
ist es bekannt, den Pumpenkolben in einem Gehäuse rotieren zu lassen, das die zu
den Zylindern führenden Brennstoffleitungen trägt und als Verteiler dient. Infolge
der Drehung des Kolbens wird bei diesen Pumpen der Zylinderraum bereits zu Beginn
des Saughubes mit dem Ansaugraum verbunden; so daß ein Unterdruck im Zylinder nicht
auftritt.
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Die Erfindung bezweckt die Ausbildung einer Kolbenpumpe, bei der jedem
Zylinder der Brennkraftmaschine mindestens ein Pumpenzylinder zugeordnet und mit
einfachen Mitteln, d. h. ohne Rotation des Pumpenkolbens, das Entstehen eines Unterdruckes
im Zylinderraum beim Saughub vermieden ist und die zugleich den Vorteil hat, daß
die hierfür erforderlichen Mittel auch zur Steuerung der Fördermenge der Pumpe verwendbar
sind. Erfindungsgemäß ist die Pumpe, bei der am Pumpenkolben
Steuerkanten
bildende Nuten und am Pumpenzylinder Einlaß- bzw. Entlastungsschlitze angebracht
sind, so ausgebildet, daß der Pumpenkolben mit einem quer zu den Achsen gerichteten
Schwinghebel fest verbunden ist, dem ein mit der Pumpenwelle drehfest verbundener
Nocken periodisch Schwingbewegungen mitteilt, durch die der Kolben jeweils zu Beginn
jedes Saughubes so um seine Achse gedreht wird, daß der Zylinderraum mit dem Ansaugraum
verbunden wird.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist ein Nocken in Richtung
der Pumpenwelle länglich ausgebildet und auf dieser gleitbar angeordnet und sein
sich über den größten Teil der Länge erstreckender Daumen derart gestaltet, daß
sämtliche in axialer Richtung aufeinanderfolgende Scheitelpunkte desselben auf einer
Kurve liegen. DieseAusbildung des Nockens gibt die Möglichkeit, den Schwingbeginn
des Kolbens, bezogen auf den zurückgelegten Wegteil seines Druckhubes, und damit
die Fördermenge zu ändern. Hierzu wird bemerkt, daß es an sich bekannt ist, den
Kolben zu verdrehen, sei es, um die Fördermenge zu ändern oder den Einspritzvorgang
von anderen Größen abhängig zu machen.
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Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch die Mittelachse der Kolbenpumpe;
Fig. 2 ist ein Querschnitt bei A in Fig. i durch eine konstruktive Einzelheit: Fig.
3 ist die Hälfte eines Querschnittes nach der Linie B-B in Fig. i, worin die Einrichtung
zur Verdrehung der einzelnen Kolben ersichtlich ist; Fig. 4 ist die Hälfte eines
Ouerschnittes nach der Linie C-C in Fig. i, worin in Draufsicht die Steuerkanten
bildenden Nuten der Pumpenkolben und die Schlitze der Pumpenzylinder sowie die Brennstoffzuleitung
in schematischer Weise dargestellt sind.
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Im Pumpengehäuse i sind auf einem zur Antriebswelle2 konzentrischenKreise
Pumpenzylinderbü chsen 3 parallel zur Pumpenwellenachse angeordnet und auswechselbar
eingebaut. Die Zylinderzahl der Pumpe stimmt mit derjenigen des zu betreibenden
Motors überein. Die Zylinderbüchsen3 sind mit einer Schulter 4. versehen, die gegen
einen entsprechenden Rand ihres Sitzes im Gehäuse i anliegt, und -werden durch einen
in das Gehäuse eingeschraubten Anschlußnippel5 fest angedrückt und gesichert. Vom
unteren Ende her ist in jedem Zylinder ein Pumpenkolben 6 und im Zylinderkopf ein
Rückschlagventil 7 eingesetzt. Das kückschlagventil -wird durch eine in einem Hohlraum
des Anschlußnippels 5 untergebrachte Druckfeder 8 gegen den konischen '\,-entilsitz
im Zylinderkopf angedrückt. Am oberen Ende des Anschlußnippels ist das zur Einspritzdüse
führende Druckrohr 9, von dem nur ein Bruchstück in der Zeichnung dargestellt ist,
angeschlossen.
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Seitlich des Gehäuses i befindet sich die Brennstoffzuleitung io,
die mit einem Brennstoffkanal 24 kommuniziert, der in den durch eine Ringnut i i
am Pumpenzylinder 3 gebildeten Hohlraum einmündet und über zwei Längsschlitze 12
in der Zylinderwand mit dem Druck- bzw. Saugraum des Pumpenzylinders in Verbindung
steht. Der Pumpenkolben 6 weist an seinem oberen Ende zwei Längsnuten 13 auf, die
in einer bestimmten Drehstellung des Kolbens 6 in bezug auf seine Längsachse mit
den Schlitzen 12 in der Wandung des Pumpenzylinders kommunizieren und deren seitliche
Begrenzungsflächen mit der Kolbenmantelfläche Steuerkanten bilden.
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Gleichachsig zum Gehäuse i ist ein Lagerschild 14, in welchem das
eine Ende der Antriebswelle 2 gelagert ist, durch Schrauben 15 mit dem Gehäuse verbunden.
Das andere Ende der Welle 2 ist in einem Lager 16 im Gehäuse i gelagert. In unmittelbarer
Nähe des Lagerschildes 14 und über ein Rollenlager 17 sich auf demselben abstützend
trägt die Welle :2 eine Kurvenscheibe i s, deren Kurvenfläche 18' gegenüber ein
Führungsring i9 mittels Schrauben 26 im Gehäuse i befestigt ist. Im Führungsring
ist koaxial zu jedem Pumpenkolben 6 ein Stößel 2o längs verschiebbar eingesetzt
zur Übertragung der ihm von der Kurvenscheibe 18 mitgeteilten Hubbewegungen auf
den Pumpenkolben.
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Jeder der Pumpenkolben 6 trägt an seinem der Kurvenscheibe 18 benachbarten
Ende einen horizontal gerichteten einarmigen Schwinghebel 21, der auf einem Vierkant
des Pumpenkolbens festsitzt und diesen zwingt, alle seine Schwingbewegungen zwangläufig
mitzumachen. Zur Erzeugung der Schwingbewegungen des Hebelarmes 2i ist auf der Antriebswelle
.2 ein Nocken 22 drehfest angeordnet. Zwischen dem Kopfteil des Schwinghebels und
dem demselben benachbarten Teil des Gehäuses i, der den Pumpenzylinder 3 umgibt,
ist eine Torsionsfeder 23 derart angeordnet, daß sie am Schwinghebel 21 angreift
und das freie Ende desselben gegen den Nocken 22 anpreßt. Da die Kurvenscheibe 18
und der Nocken 22 beide zwangläufig mit der Antriebswelle 2 umlaufen, können beide
Elemente zu bestimmten Zeiten den Pumpenkolben 6 im gleichen Rhythmus Hub- und Drehbewegungen
erteilen.
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Durch die Drehbewegungen des Pumpenkolbens kann erreicht werden, daß
in der einen Drehrichtung die Kolbennuten 13 mit den Schlitzen 12 in der Zylinderwandung
kommunizieren, in welchem Zustand der Druckraum des Zylinders 3 mit dem Brennstoffkanal
24 in freier, uneingeengter Verbindung steht; in der entgegengesetzten Drehrichtung
dagegen verschließt die zylindrische Mantelfläche des Pumpenkolbens die Schlitze
12 und unterbricht so die Verbindung zwischen dem Druckraum im Zylinder und dem
Brennstoffkanal 24. Diese beiden Zustände sind in Fig.4 ersichtlich, wo der Pumpenkolben
in Stellung6' den ersteren und in 6" den letzteren Zustand darstellt. In der gleichen
Figur sind auch die Verbindungskanäle 25 dargestellt, die die Ringnuten ii der einzelnen
Pumpenzylinder 3 unter sich und mit dem Brennstoffkanal 24 verbinden.
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Der Kolben 6 nimmt die Stellung 6' (Fig. 4) im Moment der Entlastung
ein und verharrt auch nach
der Entlastung in dieser Stellung bis
zum Ende des darauffolgenden Saughubes, in welchem -Moment er in die Stellung 6"
gedreht wird und dabei die Verbindung mit dem Brennstoffkanal 24 unterbricht, bevor
der Druckhub beginnt. Diese Drehstellung behält er während des Druckhubes bei, entweder
bis unmittelbar vor Beginn des anschließenden Saughubes oder bis in einem gewollten
Moment die Entlastung herbeigeführt wird. In beiden Fällen wird der Kolben in die
Stellung 6' zurückgedreht. Der Beginn der Drehbewegung des Kolbens gegen die Stellung
6' ist entsprechend der gewollten Variierung der Zylinderfüllung bzw. der Motorbelastung
variabel, zu welchem Zwecke der die Schwinghebel 21 steuernde Nocken 22 länglich
ausgebildet und auf der Pumpenwelle 2 gleitbar angeordnet ist. Der sich über den
größten Teil der Länge des Nockens erstreckende Daumen 22' ist derart gestaltet,
daß sämtliche in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Scheitelpunkte desselben
auf einer Kurve liegen. Durch die beschriebene Einrichtung wird erreicht, daß, obgleich
bei einer angenommenen konstanten Drehzahl der Pumpenwelle die Kolbenhübe in gleichen
Intervallen erfolgen, die Intervalle zwischen Kolbenhub und Schwingbewegung des
Kolbens in weiten Grenzen variabel ,sind.
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Zur Bewerkstelligung der axialen Verstellung des Nockens 22 auf der
Welle 2 ist diese letztere mit einer zentralen Bohrung versehen, in welche ein zylindrisches
Verstellorgan 27 teleskopartig eingreift. In einer Querbohrung durch den Rand des
Nockens 22, die Antriel)swelle 2 und das Verstellorgan 27 befindet sich ein Mitnehmerstift
28, der die drei genannten Elemente miteinander kuppelt. Die betreffende Partie
der Pumpenwelle ist zudem mit einem durchgehenden Längsschlitz 29 versehen, in welchem
der Mitnehmerstift 28 unter Mitnahme des Nockens22 kulissieren kann, wenn das Verstellorgan
27 in der genannten Wellenbohrung längs verschoben wird. Das aus der @Vellenbohrung
herausragende Ende des Verstellorgans 27 trägt ein Wälzlager 3o, das zum Halten
und Betätigen des Verstellorgans dient. Zu diesem Zwecke ist das Wälzlager
30 zwischen zwei ineinandergeschachtelten und in dieser Lage gesicherten
zylindrischen Teilen 31 und 32 eingespannt, die in einer Bohrung 33 des Gehäuses
i gemeinsam gleitbar geführt sind. Der innere zylindrische Teil 32 ist mit
einer nach außen geführten Betätigungsstange 3.4 verbunden, an welche eine axial
wirkende Verstelleinrichtung irgendwelcher bekannten Art, die in der Zeichnung nicht
dargestellt ist, angreifen kann. Die Betätigungsstange 3.2 bildet gemeinsam mit
den zugehörigen Teilen 32, 31 und 3o ein nicht umlaufendes Verstellglied, vermittels
welchem über das mit demselben gekuppelte Verstellorgan 27 der Nocken 22 innerhalb
des vorgesehenen Verstellhereichs beliebig verstellt werden kann.
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Beim Zusammenbau der Pumpe ist ein genaues Abstimmen der Schlitze
12 auf die Nuten 13 in ider offenen Drehstellung des Kolbens, wie bei 6'
(Fig.,.), unerläßlich. Zu diesem Zwecke sind in bekannter Weise die im Gehäuse i
eingesetzten Pumpenzylinderbüchsen 3 um ihre Längsachse dreheinstellbar gestaltet.
Durch Lösen des Anschlußnippels 5 wird die Zylinderbüchse frei und kann beliebig
verdreht werden. Beim Festschrauben des Anschlußnippels wird sie wieder fest eingespannt
und gesichert. Zur Erleichterung des genauen Ausrichtens der Zylinderbüchse nach
den Nuten 13 des Pumpenkolbens kann am Umfang derselben eine Verzahnung 3' eingearbeitet
sein, in welche das Gewinde einer Mikrometerschraube 35 eingreift, die in einer
quer zur Zylinderachse gerichteten zylindrischen Bohrung im Gehäuse eingelegt ist.
Die Mikrometerschraube ist durch einen in einer in der zylindrischen Bohrung eingearbeiteten
Ringnut eingelassenen Federring 36 gesichert, so daß sie beim Drehen in beiden Drehrichtungen
den erforderlichen axialen Widerhalt findet. Die Öffnung der zylindrischen Bohrung
ist vorteilhaft mit einem Gewinde versehen zur Aufnahme einer koaxial zur Mikrometerschraube35
im Gehäuse eingeschraubten Kopfschraube 37, die die Mikrometerschraube zugleich
blockiert und gegen außen abschließt.