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Kraftstofförderanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen Die
Erirudung betrifft eine Kraftstofförderanlage für Einspritzbrennkraftmaschinen,
insbesondere für Flugmotoren, die aus mindestens einer Förderpumpe, einem Entlüfter,
dem die Förderpumpe Kraftstoff zuführt, und einer Einspritzpumpe mit einem an den
Entlüfter angesch:,ossenen Kraftstoffvorraum besteht, aus welchem die Ei,nzeleinspritzpumpen
bei jeder Füllung eine die Einspritzmenge übersteigende, im wesentlichen gleichbleibende
Kraftstoffmenge ansaugen, von der sie eine regelbare LTberschußmenge in einen vom
Vorraum baulich getrenntem Rückstoßraum drücken.
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Bei dem bekannten Anlagen dieser Art hat man den überschußkraftstoff
entweder auf die Saugseite der Förderpumpe oder in den Entlüfter zurückgeführt.
Da diese überschußmenge aber mit abnehmender Belastung einen steigenden Anteil der
von der Einspritzpumpe angesaugten Kraftstoffmenge ausmacht, muß der Entlüfter so
groß bemessen sein, daß diese Kraftstoffmengen anstandslos durchgesetzt werden können.
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Dagegen kommt man mit einem wesentlich kleineren Entlüfter bei gleicher
Güte der Entlüftung aus, wenn man gemäß der Erfindung bei der Einspritzpumpe einen
jeim regelbares Ventil oder ein Drosselgliredenthaltenden Verbindungskanal anordnet,
der einerseits an den Rücksteßraum und andererseits an den Vorraum oder dye vom
Entlüfter zum Vorraum führende Leitung angeschossen ist und durch den die ganze
überschußmenge in den Vorraum der Einspritzpumpe zurückfließt. Es wird also in diesem
Fall durch dem Entlüfter nur die tatsächlich an den Düsen ausgespritzte Kraftstoffmenge
durchgesetzt, die Entlüftergräße entspricht
somit der wirtschaftlichen
Größe, und die Rückführung :des überschußkraftstoff@es erfolgt auf kürzestem Wege.
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In .der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i das erste Beispiel in schematischer Darstellung,
Abb.2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Einzeleinspritzpumpe, Abb.3 das zweite
Beispiel ebenfalls schematisch dargestellt, Abb.4 eine schaubildliche Ansicht der
Einspritzpump:ernstirnseite des dritten Beispiels, Abb. 5 :einen Schnitt nach der
in Abb. 4 mit strichpunktierten Linien angedeuteten Ebene A-B-C, Abb.6 das vierte
Beispiel in gleicher Darstellumgsart wie Abb. 5.
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Die durch Abb. i veranschaulichte Kraftstoffförderanlage besteht aus
einem Kraftstoffbehälter i, aus dem über eine Leitung 2 einte Kraftstofförderpump@e
3, die mit einem auf den gewünschten Förderdruck von z. B. 1,2 atü eingestellten
Rückflwßventil 4. .ausgestattet ist, Kraftstoff ,ansaugt und über eine Leitung 5
nach einem Entlüfter 6 drückt. Der Entlüfter enthält einen Schwimmer 7, an dem ein
Ventilkegel 8 befestigt ist. Bei hohem Kraftstoffstand im Entlüfter verschließt
dieser Ventilkegel eine vom Deckel des Entlüfters ausgehende Luftableitung 9. Eine
Leitung io dient als Zuleitung für den entlüfteten Kraftstoff nach einer mehrzyiindrigen
Einspritzpumpe i i. Diese Leitung geht vom Boden des Entlüfters aus und verläuft
in stetigem Gefälle nach der höchsten Stelle eines tiefer .als der Entlüfter liegenden
Vorraums 12, der allen Einzelpumpen der Einspritzpumpe gemeinsam ist. Parallel zum
Vorraum 12 ist im Gehäuse der Einspritzpumpe ein Rückstoßraum 13 ausgespart, in.
den der von den Einzelpumpien im überschuß geförderte Kraftstoff gedrückt wird.
Dieser Rückstoßraum 13 ist mit dem Vorraum 12 durch einen eine Drossel 14 enthaltenden
Verbindungskanal 15 verbunden, der in die Zuleitung io mündet.
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Die Einzelpumpen sind entsprechend Abb. 2 ausgebildet. Jeder Pumpenkolben
43, der mit seiner Steuerfläche 44 im letzten Teil des Saughuhes eine Verbindung
45 zum Vorraum 12 aufsteuert, saugt eine ungefähr gleichbleibende Kraftstoffmenge
in den Pumpenarbeitsraum 46. Beim darauf£olgenden Druckhub deckt zunächst die Kolb.enste@uerfläche
44 die Verbindung 45 zum Vorraum 12 ab, SO da.ß im weiteren Verlauf des Druckhubes
Kraftstoff so lange wirksam in die Druckleitung gefördert wird, bis eine schräge
Steuerfläche 47 des Kolbens eine Verbindung 48 vom Pumpenarbeitsraum 46 zum .Rückstoßraum
13 aufsteuert. Der nach dem Aufsteuern der Verbindung 48 bis zum Ende des gleichbleibenden
Druckhubes verdrängte Kraftstoff strömt im. den Rückstoßraum 13 ab. Durch Verdrehen
aller Pumpenkolben von einer (nicht gezeichneten) Regelstange aus kann das Verhältnis
der wirksamen zur zurückgestoßenen Fördermenge und damit die Einspritzmenge ;geregelt
werden. Die durch die Steuerflächen 44 und 47 der Pumpenkolben 43 gesteuerten Saug-
und Rückstoßkanäle 45 und 48 in den Pumpenzylindern sind so angeordnet, daß in keiner
Hublage der Kolbeneine unmittelbare Verbindung vom Vorraum 12 zum Rückstoßraum 13
über die Pumpenarbeitsräume 46 eintreten kann; diesle sind also unmittelbar nur
über den Verbindungskanal 15 miteinander verbunden.
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Der Betrieb der Anlage nach Abb. i gestaltet .sich folgendermaßen:
Beim Auffüllen des allen Einzelpumpen gemeinsamen Vorraums 12 vor der Inbetriebsetzung
der Anlage kann Kraftstoff aus dem Entlüfter 6 durch die Leitung i o in den Vorraum
12 strömen und die darmenthaltene Luft über die stetig ansteigende Leitung i o in
den Entlüfter 6 entweichen. Der Verbindungskanal 15 ist auf der in der normalen
Maschinenlage höher liegenden Stirnseite der Einspritzpumpe angeordnet und mündet
dort in die Entlüftungsleitung io, so daß sich ,der Entlüftungsvorgarg ohne Luftsackbildung
abspielen kann. Nachdem der Vorraum 12 mit Kraftstoff aufgefüllt ist, kann die Maschinenanlage
normal in Betrieb genommen werden. Durch die Förderpumpe 3 wird dabei der Kraftstoff
aus dem Behälter i über den Entlüfter 6 in, den Vorraum 12 der Einspritzpumpe gefördert.
Der zurückgestoßene Kraftstoff wird über den Verbindungskanal 15 durch die Drossel
14 in den Vorraum 12 zurückgedrückt, geht also nicht nochmals durch den Entlüfter,
sondern wird auf kürzestem Weg in den Kraftstofffluß zurückgeführt.
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Die Anlage nach Abb.3 unterscheidet sich von der soeben beschriebenen
im wesentlichen dadurch, daß zwei Kraftstoffbehälter i, i' sowie zwei Förderpumpen
3, 3' mit Rückflußventilen 4, 4.' vorgesehen sind. Überdies ist in jeder der Leitungen
2, 2' .eine Handpumpe 16, 16' angeordnet, mit deren Hilfe Kraftstoff über Umgehungsleitungen.
17, 17' mit Umpumpventilen i g, 18' zum Entlüfter gefördert werden. kann. Die von
den Förderpumpen kommenden Druckbei ung@en 5, 5' sind zu einer nach dem Entlüfter
führenden. Leitung i9 vereinigt. Entlüfter 6 und Einspritzpumpe i i sind in diesem
Beispiel hinsichtlich ihrer gegenseitigen Hähenlage unabhängig voneinander. In den
vom Rückstoßraum 13 zum Vorraum 12 führenden Verbindungskanal 15 ist hier .an Stelle
der Drossel 14 des ersten Beispiels ein einstellbares Rückschlagventil 20 eingebaut
', das nach dem Vorraum hin öffnet. Von dem nach dem Vorraum 12 führenden Teil des
Verbindungskanals 15 ist eine Entlüftungsleitung 21 zu einem Schiebergehäuse 22
abgezweigt, die über dessen Innenraum und Entlüftung söffrnungen 23, 24 eine Verbindung
mit der Außenluft ,herstellt. Andererseits geht von dem Verbindungskanal 15 vor
dem Rückschlagventil 2o eine Leitung 25 nach dem Schiebergehäuse 22 ab und führt
vor dessen federbqlasteten Schieber 26.
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Die Wirkungsweisse der Kraftstofförderanlage nach Abb.3 ist die folgende:
Vor der erstmaligen Inbetriebsetzung oder nach längerem Stillstand ist es notwendig,
die in den Leitungen, dem Entlüfter und dem Einspritzpumpenvorraum befindlicbe Luft
auszutreiben und an deren Stelle Kraftstoff aufzufüllen. Zu diesem Zweck betätigt
man die Handpumpen 16
oder 16', wodurch unter Umgehung der Förderpumpen.
.durch die Umgehungsleitung 17 oder 17'
und die UmpumpventÜc 18 oder 18' Kraftstoff
nach dem Entlüfter 6 gedrückt wird. Liegt der Vorraum der Einspritzpumpe, so wie
in Abb.3 dargestellt, tiefer als der Entlüfter, so läuft ihm der Kraftstoff vom
Entlüfter durch das natürliche Gefälle zu; liegt er dagegen höher, so wird durch
die Handpumpe erst der Entlüfter 6 so weit aufgefüllt, bis der Ventilkegel 8 die
Luftleitung 9 verschließt. Der weiterhin von der Handpumpe zugeführte Kraftstoff
wird dann durch die Leitung i o nach dem Vorraum 12 gedrückt, wo er die darin befindliche
Luft über die Leitung 15 und die Bohrungen 23, 24 ins Freie verdrängt. Nach Auffüllung
des Vorraums 12 mit Kraftstoff kann die Maschinenanlage wie im ersten Beispiel normal
in Betrieb genommen werden. Ehe jedoch der Druck im Rückst@oßraum 13 den Wert erreicht,
auf welchem. das im Verbindungskanal 15 zwischen Rückstoßraum 13 und Vorraum 12
angeordnete Rückschlagventil 2o eingestellt ist, drückt der Rückstoßkraftstoff durch
die Rohrleitung 25 auf dem. Schieber 26 und verschiebt diesen aus seiner gezeichneten
Ruhelage I in die Betriebsstellung II, in der die Entlüftungsöffnung 24 verschlossen
ist. Bei weiterer Drucksteigerung im Rückströmraum 13 öffnet sich dann das Rückschlagventil2o,
wodurch die Kurzverbindung vom Rückstoßraum 13 zum Vorraum 12 über den Kanal 15
hergestellt ist. Damit der Schieber 26 auch dann noch in seiner Stellung
11 verbleibt, müssen die Verhältnisse so gewählt werden, daß die Kräfte,
welche ihn zurückschieben wollen, während des Betriebes immer kleiner bleiben als
die Kraft, welche ihn in dieser Stellung hält. Das durch das Ventil 20 entstehende
Druckgefälle darf aus diesem Grund nicht zu klein gewählt werden.
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Zweckmäßig werden das Rückschlagventil2o und der Schieber 26 vereinigt
und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das auch den Verbindungskanal zwischen
Vorraum und Rücks.toßraum enthält und in der äußeren Form eines Kastens 22', entsprechend
Abb.4, an der in der normalen Maschinenlage am höchsten liegenden Stirnseite der
Einspritzpumpe i i angebaut ist.
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Abb.5 zeigt eine solche Einrichtung. Das GehäuSe 22' hat eine zy'#.indrische
Bohrung 27, in welcher ein Kolbenschieber 28 geführt ist. Eine Feder. 29 ist bestrebt,
den Schieber gegen einen festen Anschlag 30 zu drücken (Ruhelage I). Im Kolbenschiieber
28 sind Drosselöffnungen 3 i und 32, und die zylindrische Bohrung 27 enthält Ringnuten
33 und 34. Von der Ringnut 33 führt eine Entlüftungsleitung 37 ins Freie. Die zylindrische
Bohrung 27 ist mit dem Vorraum 12 der Einspritzpumpe durch einen Kanal 3 5 und mit
dem Rückstoßraum 13 durch einen Kanal 36 verbunden. Bei stillstehender Maschine
befindet sich der Schieber in der Ruhelage I und läßt beim Handaufpumpen die Luft
aus dem Vorraum 12 über den Verbindungskanal 3 5, die zylindrische Bohrung 27, den
Innenraum , des Kolbenschiebers 28, die Drosselöffnungen 31, die Ringnut 33 und
die Entlüftungsleitung 37 ins Freie entweichen. Die Drosselöffnungen 31 sind so
bemessen, daß sie der abströraemäen Luft beim Handaufpumpen keinen nennenswerten
Widerstand entgegensetzen. Sobald jedoch nach Austreiben der Luft von der Handpumpe
verdrängter Kraftstoff durch diese öffnungen abfließen will, setzen sie dem Durchfluß
des Kraftstoffes einen Widerstand entgegen, den man an der Handpumpe deutlich verspürt
und der den Bedienungsmann veranlaßt, mit Handpumpen aufzuhören. Wird die Maschine
in Betrieb genommen, so steigt der Kraftstoffdruck im Rückstoßraum 13, pflanzt sich
durch den unteren Zweig des Verbindungskanals 36 nach der zylindrischen Bohrung
27 fort und drückt den Kolbenschieber in seine Betriebsstellung II, in welcher die
Verbindung des Vorraums 12 mit der Außenluft unterbrochen ist. In dieser Stellung
II ist dagegen über den oberen Zweig des Verbindungskanals 36, die Ringout 34, die
Drosselbffnungen 32, den Innenraum des Kolbenschüebers 28, die Bohrung 27 sowie
den Verbindungskanal 35 eine Verbindung zwischen Rückstoßraum 13 und Vorraum 12
hergestellt, durch welche der Kraftstoff vom Rückstoßraum 13 zum Vorraum 12 zurückfließt.
Auch hier ist darauf zu achten, daß in den Drosselöffnungen 32 ein Druckabfall entsteht,
der bei allen Betriebsbedingungen großgenug ist, um zu vermeiden, daß der Schieber
seine Stellung II verläßt.
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In Abb. 6 ist eine Anordnung dargestellt, die nicht nur wie beim Beispiel
nach Abb. 5 die Entlüftung des Vorraums 12 beim Handaufpumpen zuläßt, sondern darüber
hinaus auch die Entlüftung des Rückstoßraums 13 ermöglicht. Zu diesem Zweck enthält
der Kolbenschieber 28 außer den Drosselöffnungen 31 und 32 auch noch Öffnungen 38.
Bei Stillstand der Maschine befindet sich der Schieber in der Ruhelage I und läßt
beim Handaufpumpen die Luft aus dem Vorraum 12 wie beim Beispiel nach Abb. 5 entweichen.
Wird dann die Maschine in Betrieb genommen, so drückt der in den Raum 13 zurückgestoßene
Kraftstoff dort etwa vorhandene Luft-und Gasblasen über den oberen Zweig des Verbindungskanals
36, die öffnungen 38 und 31 sowie die Entlüftungsleitung 37 ins Freie. Gelangt Kraftstoff
bis an und durch diese Öffnungen 38 und 31, dann steigt infolge der Dnosselw@rkung
in diesen öffnungen der Kraftstoffdruck im Rückstoßaum 13 an und bewirkt über dien
unteren Zweig der Verbindungsleitung 36 die Verschiebung des Kolbenschiebers 28
in seine Betriebsstellung Il. In dieser Stellung sind die Verbindungen vom Vor-
bzw. Rückstoßraum zu der Entlüftungsleitung unterbrochen, dagegen wird eine Verbindung
zwischen Rückstoßraum 13 und Vorraum 12 über die Verbindungskanäle 36 und 35 sowie
die öffnung@en 32 hergestellt. Der Kolbenschieber ist bei seiner Bewegung gegen
Verdrehen durch den Stift 41 und die Nut 42 gesichert.