DEP0006035DA - Einspritzpumpe, insbesondere für Verbrennungskraft- und Explosionsmaschinen - Google Patents

Description

Im Motorenbauwesen, vornehmlich im Dieselmotorenbau, geht aus technischen und wirtschaftlichen Gründen das Bestreben darin, schnellaufende Motoren zu schaffen, die mit höherem Kompressionsdruck und Aufteilung des vorhandenen Volumens auf mehrere, aber im Durchmesser kleinere Zylinder arbeiten. Insbesondere ist man bestrebt den schnellaufenden Zweitakt-Diesel-Motor herauszubringen, weil er sich für alle Verwendungszwecke technisch und wirtschaftlich am besten eignet. Voraussetzung hierfür ist aber eine unbedingt sichere Einspritzung mit höchster Genauigkeit in den aufeinanderfolgenden Vorgängen. Dazu ist aber eine ebenfalls schnellaufende Einspritzpumpe zwangsbedingt erforderlich, denn sie muß beim Zweitaktmotor die gleiche Drehzahl haben, wie die Kurbelwelle des Motors und trotzdem unbedingt zuverlässig, genau und phasenrichtung arbeiten. Es ist nun bekannt, daß die bisher gebräuchlichen Einspritzpumpen nur für eine Drehzahl von 1800 bis höchstens 2000 Umdrehungen in der Minute brauchbar sind, weil sie bei höherer Tourenzahl unsicher arbeiten, mehr oder weniger lang aussetzen und des öfteren völlig versagen. Diese bisher nicht behebbare Unsicherheit der üblichen Einspritzpumpen ist mit ein maßgeblicher Grund dafür, daß die Schaffung des schnellaufenden Zweitakt-Diesel-Motors trotz aller Bestrebungen und Bemühungen der Technik bisher nicht gelungen ist.

Die Ursache des unbefriedigenden Arbeitens der üblichen Einspritzpumpen liegt darin, daß bei ihnen der Druckhub durch die im Drehsinn ansteigende Nockenscheiben-Kurvenbahn betätigt und damit auch gesteuert wird.

Fig. 1 A zeigt das sich hieraus ergebende Verbrennungsdiagramm. Die Einspritzung des Treibstoffes setzt bei Punkt 1 ein und währt bis Punkt 3, ohne daß es während dieser Phase zur Initialzündung kommt. Daraus ergibt sich - wie das Diagramm zeigt - ein stark verzögerter Zündungsbeginn,begründet durch das nicht genügend energische Einspritzen, demzufolge der Treibstoff nicht genügend zerstäubt wurde, infolge des Anlaufens auf den höchsten Punkt der Nockenscheiben-Kurvenbahn. Erst bei Punkt 3 kommt die Initial-Zündung zustande und es entflammt sich der bis dahin eingespritzte und nicht fein genug zerstäubte Treibstoff schlagartig mit, was ein unerwünschtes steiles Hochschnellen des Druckes im Verbrennungsraum zwangsläufig mit sich bringt. Die sich bis Punkt 2 erstreckende Verbrennung weist starke Druckspitzen auf, die bedingt sind, durch den unruhigen von der Pumpe durchgeführten Einspritzvorgang (vergleiche Pumpendruck-Diagramm Fig. 1 A'). 11 ist die sich an die Verbrennungskurve anschließende Expansionskurve und 10 ist die Luftverdichtungskurve. 12 zeigt die in der Druckleitung von der Pumpe bis zur Düse auftretenden Schwingungen, ebenfalls hervorgerufen durch den mit auflaufender Nocke betätigten Druckhub.

Diese Nachteile zeigen sich bei den bisher gebräuchlichen Einspritzpumpen mit einer Spitzendrehzahl maximal von 1800 bis 2000 Umdrehungen in der Minute in unerwünschter Weise. Es ist daher verständlich, daß die Entwicklung des hochtourigen Zweitakt-Diesel-Motors, bei dem die Einspritzpumpe die gleiche hohe Tourenzahl zu leisten hat, überhaupt noch nicht betrieben werden konnte.

Die Erfindung schafft demgegenüber eine Einspritzpumpe, die alle diese Nachteile behebt und auch bei Drehzahlen bis zu 4000 und mehr Umdrehungen in der Minute dauernd ohne jedes Versagen, somit störungslos und technisch unbedingt befriedigend arbeitet.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß der Druckhub mit im Drehsinn abfallender Nockenscheiben-Kurvenbahn genau nach Form der letzteren entsprechend betätigt und gesteuert wird.

Fig. 2 zeigt das sich hieraus ergebende Verbrennungs- und Druckverlauf-Diagramm B, B'.

Die Initial-Zündung setzt alsbald nach Beginn der Einspritzung bei Punkt B 3 ein, der gegenüber Punkt 3 des Diagramms in Fig. 1 A soweit vorgeschoben ist, daß sich der Zündverzug beträchtlich verkürzt. Dies wirkt sich durch einen weichen Einsatz des Druckanstieges und der bis zu Punkt 2 vor sich gehenden Verbrennung günstig aus, die viel gleichmäßiger und ohne scharfe Spitzen, wie sie das Diagramm nach Fig. 1 A zeigt, verläuft. Die während der Verbrennung zwischen den Punkt 8,9 vor sich gehende Druckentwicklung in der Druckleitung von der Pumpe bis zur Düse ist, wie das Diagramm bei B(exp)1 erkennen läßt, ebenfalls äusserst gleichmäßig und gewährt demnach auch einen entsprechenden Motorlauf.

Genau übereinstimmend mit den Schwingungen in der Druckleitung geht auch der Verbrennungsvorgang im Zylinder vor sich. Dieser Vorgang und die Druckentwicklung nehmen somit einen ruhigen, schwankungslosen und absolut konstanten gleichmäßigen Verlauf.

Die erfindungsgemäße Einspritzpumpe mit dem Einspritzvorgang gesteuert nach der Form der ablaufenden Nockenflanke ermöglicht einen wesentlich verbesserten Diesel-Motorbetrieb mit ruhigem, völlig stoßfreiem Lauf des Motors und vermindert Treibstoffverbrauch, der - wie eingehende

Versuche einwandfrei gezeigt und nachgewiesen haben, derart sinken kann, daß sich eine Einspritzung von 12 bis 15 g für eine Pferdekraftstunde ergibt. Weiterhin ist die Einspritzung selbst bei höchsten Pumpendrehzahlen unbedingt zuverlässig und störungsfrei, was für die schnellaufenden Zweitakt-Motore von besonderer Wichtigkeit ist.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.

Um unteren Teil des Pumpengehäuses ist der Antrieb eingebaut. Er besteht aus der Pumpenwelle a mit fest auf ihr sitzender Nockenscheibe b. Der um die Achse c schwingende Kipphebel d hat eine Laufrolle e, die - ganz gleich welche Tourenzahl die Pumpe auch haben mag - immer fest an die Nockenscheibe angepreßt wird. Am Kipphebel d sind außenseitig zwei Schubstangen f und g angelenkt, die mit ihrem anderen Ende mit Pumpenelementen h und i gelenkig verbunden sind, die ihrerseits in festsitzenden Buchsen k und m des Pumpenoberteiles l auf- und abbewegt werden. Eine Druckfeder r preßt das Pumpenelement h dauernd fest an die Schubstange f. Mit dem Pumpenelement i ist der Pumpendruckkolben n fest verbunden, so daß der in einer eingezogenen Buchse u verschiebbare Druckkolben n den Bewegungen der Nockenscheibe b folgen muß. q ist eine Mitnehmerbuchse, die an ihrem oberen freien Ende einen Mitnehmerring p mit Außenzahnung s trägt, die in die Gegenzahnung einer Regulierstange o eingreift. Der Pumpenkolben n hat oben eine Schrägkante t zum Dosieren der Kraftstoffmenge.

Beim drehen der Pumpenwelle a wird der Kipphebel d mittels der Laufrolle e schwingend um die Achse c bewegt und dadurch der Druckhub genau der Form der abfallenden Flanke der Nockenscheibe b entsprechend gesteuert. Die Schubstangen f und g übertragen die Kipphebelschwingungen auf die Pumpenelemente h und i, wodurch sowohl die Druckfeder r, welche unabhängig von der Drehzahl mit stets gleichbleibender Kraft den Pumpendruckhub des Kolbens n betätigt, gespannt und entspannt, als auch der Pumpendruckkolben n betätigt werden. Die Treibstoffmenge für den jeweils erforderlichen Kraftstoffbedarf wird durch den Mitnehmerring p, Regulierstange o, Verzahnung s, Mitnehmerbuchse q und dem Pumpendruckkolben n so genau bemessen und reguliert, daß für die jeweils gegebenen Leistungen des Motors immer die entsprechenden Mengen Treibstoff abgegeben werden. Zur Regulierung der Treibstoffmenge nimmt die Buchse q dne Steg v und damit auch den Pumpendruckkolben n bei ihrer Drehbewegung mit, der dann mit seiner Schrägkante t den Kraftstoffzulauf dosierungsgemäß absperrt. Die Regulierstange o ist für jeden jeweils sich ergebenden Kraftbedarf einstellbar.

Die erfindungsgemäße Einspritzpumpe übertrifft die bisher bekannten so sehr, daß die grundlegende Vorbedingung für den Bau schnellaufender Zweitaktmotore einwandfrei gegeben ist.

Claims (3)

1.) Einspritzpumpe für Verbrennungskraft- und Explosionsmaschinen, insbesondere schnellaufende Zweitaktmotore, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung des Zündverzuges, energischer Einspritzung, Entwicklung eines weichen gleichmäßigen Druckanstieges und einer gleichmäßigen Verbrennung, sowie zur genauen Regulierung kleinster Mengen Treibstoff für den jeweils gegebenen Kraftbedarf eine Nockenscheibe (b) der Einspritzpumpe vorgesehen ist, deren den Verlauf des Druckhubes steuernde Kurvenbahn im Drehsinn der Pumpenwelle (a) abfallend angeordnet ist.

2.) Ausführungsform der Einspritzpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Pumpenelemente (h, i), die von der Nockenscheibe (b) mittels an dieser und an den Pumpenelementen angelenkten Schubstangen (f, g) betätigt werden.

3.) Ausführungsform der Einspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Pumpenelement (i) ein Pumpendruckkolben (n) fest verbunden ist, der am oberen Ende eine die Ausströmbohrungen beeinflussende Schrägkante (t) hat, die durch die auf eine Zahnung (s) eines Mitnehmerringes (p) des Pumpendruckkolbens einwirkende Verzahnung einer einstellbaren Schubstange (o) den Kraftstoffzulauf phasenrichtig regelt.