-
Kolbenpumpe zum stoßweisen Einspritzen von Brennstoff in Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum stoßweisen Einspritzen von Brennstoff
in Brennkraftmaschinen, bei der synchron mit dem Pumpenkolben ein Regelschieber
hydraulisch bewegt wird, der die Einspritzmenge beeinflußt.
-
Es ist bei einer Pumpe dieser Art bekannt, einen Regelschieber zu
benutzen, welcher von dem zu fördernden Brennstoff durchströmt wird und beim Arbeiten
der Pumpe einem hydrodynamischen Druck ausgesetzt ist, welcher in Abhängigkeit von
der Geschwindigkeit zunimmt und ihn anzuheben sucht, sobald diese Geschwindigkeit
einen gewissen Wert erreicht. Dieser mit der Geschwindigkeit veränderliche hydrodynamische
Druck wird durch eine Drosselung auf dem Wege der Flüssigkeit durch den Schieber
erzeugt. Wenn. der Schieber sich infolge der Überschreitung der kritischen Geschwindigkeit
anhebt, übt er eine Wirkung aus, welche die tatsächlich zu der entsprechenden Düse
geförderte Menge zu verringern sucht, wobei diese Verringerung z. B. entweder von
einer Rücksaugung herrührt, welche von. dem Schieber erzeugt wird, wenn er infolge
der Rückkehr des Hauptkolbens an seinen unteren Totpunkt in seine Ausgangsstellung
zurückkehrt, oder von einem Rückfluß in eine durch den Hub des Schiebers freigelegte
Öffnung.
-
Die obige Drosselung wird regelbar gemacht, z. B. durch die Verdrehung
des Schiebers um seine Achse, was die beliebige Einstellung der Geschwindigkeit
der gewählten Regelung gestattet.
-
Diese bereits bekannte Anordnung ist also wesentlich dadurch gekennzeichnet,
daß der zu fördernde Brennstoff den. Regelschieber durchströmen muß. Nun hat sich
jedoch gezeigt, daß eine derartige Anordnung zwar erhebliche Vorteile aufweist,
aber auch gewisse Nachteile mit sich bringt. So hängen insbesondere die Kenngrößen
derartiger Schieber in zu enger Weise von der sie durchströmenden Flüssigkeitsmenge
ab, d. h. von der Leistung des Motors, für welchen. sie bestimmt sind. Dies führt
zu der Notwendigkeit, eine große Zahl von Typen, von Regelschiebern entsprechend
den verschiedenen Fördermengen vorzusehen.
-
Die Erfindung benutzt für die Bestimmung oder die Regelung der Fördermenge,
und zwar sowohl für die Dosierung der größten Fördermenge je Hub als auch für die
Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, Regelschieber,
welche durch den Druck einer geförderten Flüssigkeit im Synchronismus mit den Verstellungen
des Hauptkolbens verstellt werden.; diese Flüssigkeit gehört jedoch entgegen der
obigen bekannten Anordnung einem Drucksystem an, welches von dem Drucksystem zur
Förderung des Brennstoffes zu den. Düsen verschieden ist. Bei einer Brennstoffeinspritzanlage,
welche mit annähernd konstantem Druck arbeitet, ist in der Druckleitung zur Einspritzdüse
ein Absperrschieber eingeschaltet, welcher bei Beaufschlagung mit dem Druck des
Brennstoffes oder einer Steuerflüssigkeit den Durchfluß zur Düse für eine bestimmte
Zeit freigibt. Die Druckbeaufschlagung wird durch ein Verteilersystem gesteuert.
Bei dieser Anlage erfolgt demnach der hydraulische Antrieb des Schiebers nicht synchron
mit der Bewegung des Pumpenkolbens.
-
Für die Dosierung der Fördermenge ist z. B. der Regelschieber zur
Steuerung der Brennstoffmenge in einer Leitung angeordnet, die die Druckkammer des
Kolbens mit einem Behälter verbindet, wobei der Schieber an seiner Oberfläche Steuernuten
aufweist, durch die die Verschluß- und/oder Öffnungszeiten der Leitung veränderbar
sind. Dieser Schieber ist zur drehzahlabhängigen Regelung der von dem Kolben geförderten
Brennstoffmenge in an sich bekannter Weise mit einem Drosselquerschnitt versehern,
den die unabhängig vom Einspritzdrucksystem umlaufende Flüssigkeit durchlaufen muß,
wobei dieser Schieber sich von einer bestimmten Geschwindigkeit an so weit verschiebt,
daß er einen Abfluß für die durch die Drosselstelle strömende Flüssigkeit öffnet.
Dabei ist der Drosselquerschnitt in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von
der Winkelstellung des Schiebers veränderlich. Weiter verbindet der Schieber eine
mit dem Einspritzdrucksystem verbundene Leitung mit einem Auslaß, den er zur Erzielung
einer Übermenge
beim Anlassen in einer bestimmten Winkelstellung
absperren kann. Weiter weist der Schieber auch eine Winkelstellung auf, in welcher
er zur Stillsetzung des Motors die mit dem Einspritzdrucksystem verbundene Leiturig
selbst bei kleiner- Geschwindigkeit mit dem Abfluß in Verbindung hält.
-
Der Kolben bewirkt das Ende seines Förderhubes dadurch, daß er mit
einer Steuernut eine mit dem Einspritzdrucksystem verbundene Leitung mit einem Ablauf
verbindet, wobei die Verbindung durch einen. durch den Regelschieber gehenden Kanal
gebildet wird und durch den Schieber steuerbar ist. Weiter ist der Geschwindigkeitsregelschieber
mit schrägen Steuerkanten versehen, welche mit dem Abfluß zusammenwirken und den
Hub des Schiebers bis zur Eröffnung des Abflusses bestimmen.
-
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann auch zwei Regelschieber zur
Dosierung der Fördermenge je Kolbenhub bzw. zur Regelung der Geschwindigkeit aufweisen,
deren Achsen quer zu der Achse des Kolbens der Pumpe liegen. Dabei erfolgt der hydraulische
Antrieb der Schieber durch den Kolben der Pumpe mit Hilfe zweier zu dem Kolben gleichachsiger
Differentialkolben. Bei einer. weiteren Ausführung der Erfindung mit mehreren Abgangsleitungen
für Mehrzylindermotoren mit drehbarem Pump- und Verteilerkolben ist die Verteilerebene
der verschiedenen Abgangsleitungen an dem vorderen Teil des Kolbens der Pumpe angeordnet,
während die Regelschieber in einer weiter der Antriebsseite des Kolbens zugewandten
Ebene angeordnet sind. Dabei weist der Kolben der Pumpe vorn eine seitliche Verteilungsnut
auf, die unmittelbar mit der Druckkammer verbunden ist und über die Verteilerebene
der verschiedenen Abgangsleitungen hinaus zu einer -weiteren Ringnut führt, die
mit den beiden Schiebern ,durch zwei getrennte Leitungen verbunden ist.
-
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beispielshalber erläutert.
-
Fig. 1 und 2 zeigen in einem schematischen Axialschnitt bzw. in einer
längs "der Linie II-II der Fig. 1 geschnittenen Teilansicht eine erfindungsgemäß
ausgebildete Brennstoffeinspritzpumpe für Motore mit einem Geschwindigkeitsregelschieber;
Fig. 3 und 4 zeigen in gleicherWeise wie Fig. 1 in Teilansichten. den Geschwindigkeitsregelschieber
der Pumpe in zwei verschiedenen Betriebsstellungen; Fig. 5 und 6 zeigen in einem
Axialschriitt einen Regelschieber der gleichen Art gemäß zwei anderen Ausführungsformen
der Erfindung; - Fig. 7 und 8 zeigen in einem Axialschnitt bzw. in einem Querschnitt
längs "der Linie VIII-VIII der Fig. 7 einen Schieber gleicher Art, welcher gemäß
einer anderen Ausführungsform ausgebildet ist; Fig. 9 zeigt in einem AXialSChnitt
ähnlich wie Fig. 1 eine Pumpe gleicher Artgemäß einer anderen Ausführungsform; -Fig.
10 zeigt einen gemäß einer anderen Ausführungsform ausgebildeten Geschwindigkeitsregelschieber;
-Fig. 11 bis 14 zeigen in-einem, Axialschnitt bzw. in Querschnitten längs der Linien
XIII-XIII der Fig. 12 bzw. XIV-XIV der Fig. 11 eine gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ausgebildete Einspritzpumpe bzw. Einzelteile derselben; Fig. 15 und
16 zeigen in.gleicher Weise wie Fig. 11 und 12 eine Pumpe, welche gemäß einer Ausführungsabwandlung
dieser letzteren Figuren ausgebildet ist; Fig. 17 zeigt, in einem .schematischen
Schnitt eine gemäß anderen Ausführungsfarmen der Erfindung ausgebildete Pumpe mit
Dosierschieber und Geschwindigkeitsregelschieber; Fig. 18 und 19 zeigen den Dosierschieber,
im Längsschnitt in zwei von. der auf Fig. 17 dargestellten Stellung verschiedenen
Stellungen; Fig. 20 zeigt den gleichen Schieber in peespektivischer Darstellung.
-
Es sei zunächst nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 10 der
Fall von Pumpen mit Geschwindigkeitsregelschieber untersucht (wobei die Dosierung
der Fördermenge je Hub durch bekannte Mittel oder durch die weiter unten unter Bezugnahme
auf Fig. 17 bis 20 beschriebenen Mittel erhalten werden kann).
-
In Fig. 1 ist eine Pumpe dargestellt, wobei zur Vereinfachung angenommen
ist, daß die Pumpe eine einzige Einspritzdüse speist. Diese Pumpe weist im wesentlichen
einen Kolben 1 auf, welcher den Brennstoff aus einer Verdichtungskammer 2 in eine
Druckleitung 3 fördert, welche durch eine Leitung 4 unter Zwischenschaltung eines
Rückschlagventils 5, z. B. mit Kugel oder mit Rücksaugwirkung, zu der entsprechenden
Düse führt.
-
Der Beginn. und das Ende der Förderung oder der Einspritzung werden
durch Steuerkanten am Kolben 1 bestimmt, welche mit wenigstens einer Leitung oder
einem Kanal 6 zusammenwirken, welcher mit dem Saugraum 7 der Pumpe verbunden ist.
Diese Steuerkanten werden z. B. durch die Stirnfläche 8 des Kolbens 1 und
eine seitliche Nut 9 mit schrägen Kanten gebildet, welche mit der Fläche
8 durch einen Kanal 10
verbunden sind, wobei diese Anordnung in der
bekannten Weise arbeitet. Die Winkeleinstellung des Kolbens wird mittels eines Ringes
11 erhalten, welcher bei seiner Drehung den. Kolben durch einen Teil 22 in Umdrehung
versetzt. Dieser Teil wird durch eine Stiftschraube gebildet, welche bei ihrem Anzug
die Festlegung des Ringes 11 und somit des Kolbens 1 in der gewünschten Winkelstellung
gestattet.
-
Der in die obige Anordnung einzubauende Schieber 13 für die
Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit wird durch einen
im wesentlichen zylindrischen Teil gebildet, welcher in eine von der Verdichtungskammer
2 getrennte Bohrung 14 eingesetzt ist.
-
Dieser Schieber wird der Einwirkung einer Pumpv orrichtung ausgesetzt,
welche von der durch den Kolben 1 und die Kammer 2 gebildeten Hauptanordnung getrennt
ist. Diese Vorrichtung wird durch einen Bund 15 des Kolbens 1 gebildet, welcher
so einen Differentialtauchkolben in bezug auf eine Hilfskammer 16 bildet, welche
mit dem unteren Teil der Bohrung 14 durch einen Kanal 17 verbunden
ist, wobei das von diesem Tauchkolben 15 geförderte Strömungsmittel (welches z.
B. bei 18 in eine Hilfskammer 19 in das Gehäuse der Pumpe gelangt) das gleiche sein
kann wie das von dem Hauptkolben geförderte.
-
Der Schieber wird mit einer Drosselung versehen, welche bei dem Durchtritt
der von dem Hilfstauchkolben geförderten. Flüssigkeit einen mit der Fördergeschwindigkeit
zunehmenden Druckabfall erzeugt. Diese Drosselung kann auf verschiedene Weise ausgeführt
sein, z. B. entsprechend der deutschen Patentschrift 839 282 (falls, was jedoch
keine Einschränkung darstellt, eine Regelung des Drosselquerschnitts durch eine
dem Schieber erteilte Verdrehung vorgesehen ist). .
-
Bei der auf Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsfarm wird die Drosselung
durch einen inneren Kanal 20 gebildet, welcher in dem Schieber
vorgesehen
ist und an seinem unteren Ende zu einer Üffnung 21 mit eingeschnürtem oder
nicht eingeschnürtem Querschnitt führt, sowie durch eine zu der öffnung 21 senkrechte
Nut 22 mit veränderlicher Tiefe (Fig. 2).
-
Die Nut 23 wirkt mit einer Zufuhrkammer 23 zusammen, welche seitlich
an der Bohrung 14 angebracht ist und in welche die Leitung 17 mündet.
-
Wie man sieht, muß die durch die Leitung 17 geförderte Flüssigkeit
zunächst durch die Nut 22 mit veränderlichem Queirschnitt und konstanter oder, (entsprechend
der Winkelstellung des Schiebers) veränderlicher Länge und hierauf durch die Öffnung
21
und den Kanal 20 strömen, um schließlich bei 24° in eine Nut 24 zu gelangen
und in eine Kammer 25 mit einem Kanal 26 zur Rückführung zu der Kammer 19 auszutreten.
-
Der Schieber 13 steht unter der Gegenwirkung einer Feder 27 und kann
einen ein Ventil 28 bildenden Teil sowie gegebenenfalls eine Dichtungszone29 aufweisen.
Wenn eine derartige Zone vorhanden ist, muß die Förderung durch die Leitung 17 zunächst
in allen Fällen den Schieber in eine Zwischenstellung (Fig. 3) bringen, in welcher
er einen Hub ausgeführt hat, welcher etwas größer als die Höhe dieser Zone ist,
um die Flüssigkeit zu der Kammer 25 durchtreten zu lassen.
-
Die Drehung des Schiebers für die Regelung des Drosselquerschnitts,
d. h. zur Regelung der Regelgeschwindigkeit, erfolgt durch die bei 30 in Fig. 1
dargestellten Teile, welche durch einen Handgriff oder ein Beschleunigungspedal
betätigt werden können.
-
Um die tatsächlich zur Düse geförderte Menge zu beeinflussen, ist
gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 aal dem Schieber ein Durchlaß, z. B. eine Nut
31, vorgesehen., welche, wenn sich der Schieber unter der Einwirkung der Zunahme
der Geschwindigkeit um eine genügende Strecke verstellt hat, die Druckleitung 3
oder einen mit dieser verbundenen Kanal 32 mit einem Abflußkanal 33 in Verbindung
setzt, welcher zu dem Speisevorratsbehälter oder jedenfalls zu einer mit diesem
Behälter verbundenen Kammer, z. B. dem Gehäuse der Pumpe, zurückführt, wodurch die
Förderung abgebrochen wird.
-
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Unter der Einwirkung der
Verstellung des Hauptkolbens fördert der Tauchkolben oder Differentialkolben 15
die Flüssigkeit aus der Kammer 16 durch die Leitung 17 in die Kammer 23 und hierauf
durch die Drosselstelle 22, 21 und anschließend durch den Kanal 20. Hierdurch entsteht
ein hydrodynamischer Druck, welcher den Schieber anhebt, bis dieser die Stellung
der Fig. 3 annimmt, in welcher die Flüssigkeit über 25. 26 austreten kann.
-
Bei geringen Geschwindigkeiten bleibt der hydrodynamische Druck zu
klein, um den Schieber weiter anzuheben.. Dieser übt somit keine Regelwirkung aus,
und die gesamte von dem Hauptkolben geförderte Menge bis auf die durch
9, 10 bestimmte Rückströmmenge gelangt durch die Leitung 4 zur Düse.
-
Der hydrodynamische Druck nimmt mit der Geschwindigkeit zu, und wenn
die Regelgeschwindigkeit erreicht ist, wird er so groß, daß er ein zusätzliches
Anheben des Schiebers bewirkt, so daß dieser in die Stellung der Fig. 4 kommt, in
welcher die Nut 31 eine Verbinduizg zwischen dem Kanal 32 und dem Abfuhrkanal 33
herstellt. Die von dem -Kolbe 1 geförderte Menge wird dann wenigstens teilweise
zu diesem Abfuhrkanal abgeführt, anstatt zur Düse zu gelangen.
-
Es ist ferner zu bemerken, daß die Regelgeschwindigkeit nach Belieben
dadurch verändert werden kann., daß man bei 30 die Winkelstellung des Schiebers
und somit den wirksamen Drosselquerschnitt bei 22 verändert. Durch Veränderung dieses
Querschnitts beeinflußt man nämlich das Gesetz, gemäß welchem sich der das Anheben
des Schiebers hervorrufende hydrodynamische Druck in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
ändert.
-
Aus obigem geht hervor, daß die Arbeitsweise des Schiebers durch die
Trennung des Einspritzkreises 2, 3, 4 von dem Regelkreis 15, 16, 17
gekennzeichnet ist. Der Schieber stellt die Geschwindigkeit durch seinen veränderlichen
Drosselquerschnitt fest und bewirkt so einen veränderlichen Hub des Schiebers, welcher
von der von dem Hauptkolben geförderten. Menge unabhängig ist, da diese ja nicht
den Schieber zu durchströmen braucht, wie dies bei den bisherigen Ausführungen der
Fall war.
-
Es ist zu bemerken, daß der obige Schieber auch beliebige andere
Funktionen erfüllen kann, und zwar in Kombination mit der oben definierten Funktion
oder auch unabhängig von dieser, wobei insbesondere die nachstehend unter Bezugnahme
auf Fig. 5 und die folgenden beschriebenen Anordnungen benutzt werden können.
-
Bei einer dieser Anordnungen, welche in Fig. 5 dargestellt
ist, wirkt ein Schieber der obigen Art mit einem Sicherheitskanal zusammen, welcher
die Aufgabe hat, den Regelkreis nach außen abzuleiten, wenn der Durchlaß 21, 22
des Schiebers infolge der Drehung desselben versperrt wird.
-
Ein derartiger Kanal ist bei 34 in Fig. 5 sichtbar.
-
Bei einer anderen Anordnung werden an dem Schieber Mittel vorgesehen,
dank welcher dieser in einer seiner Winkelstellungen die Förderseite der Pumpe in
Verbindung mit dem Abfuhrkanal hält, wobei diese Stellung insbesondere eine Stoppstellung
(Stillsetzung des Motors) ist oder auch eine Sicherheit gewährleisten soll, d. h.
vermeiden soll, daß man bei weiterer Verdrehung des Schiebers den Motor mit einer
übertriebenen Geschwindigkeit laufen läßt.
-
Hierfür wird; wie ebenfalls in Fig. 5 dargestellt, über der Nut 31
eine Abflachung oder Nut 35 vorgesehen, welche, wenn sie vor die Mündung des Kanals
33 kommt, die Verbindung zwischen den Kanälen 32 und 33 selbst für die tiefste Stellung
des Schiebers herstellt.
-
Bei einer andere. Anordnung ist der veränderliche Durchlaß nicht mehr
am unteren Teil des Schiebers vorgesehen, sondern. an dem anderen Ende, d.. h. unter
dem ein Ventil bildenden. Teil 28. Dieser Du.rchlaß wird z. B. (Fig. 6) durch eine
Nut 241 gebildet, welche wie die Nut 22 der Fig. 1 bis 5 einen veränderlichen Querschnitt
hat und mit der Mündung 36 eines Kanals 37 zusammenwirkt, welcher mit dem unteren
Teil 38 der Bohrung 14 verbunden ist. Der innere: Kanal 20
der Fig.
1 bis 5 ist hier fortgefallen.
-
Bei-einer anderen ebenfalls in Fig. G sichtbaren Anordnung kann man
es so einrichte., daß die Verbindungsnut 31 nur - in der Regelstellung mit den Mündungen
der Kanäle 32 und 33 in Verbindung steht, welche z, B. auf gleicher Höhe liegen.
Hierdurch wird-die Abdichtung im normalen Betrieb beträchtlich verbessert, da sie
an der Mündung dieser Kanäle hergestellt wird, welche dann gegenüber dem vollen,
Teil des Schiebers eine doppelte Verriegelung bewirkt. -Bei einer anderen Anordnung,
welche ebenfalls die Drosselmittel zur Steuerung des- Hubes @es Schiebers in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit betrifft,
werden diese Mittel bei 22 an
der Basis des Schiebers vorgesehen, wie in Fig. 2 und 5, man läBt sie jedoch mit
wenigstens einer Rückflußleitung 261 zusammenwirken, welche in geringer Entfernung
über der Kammer 23 angeordnet ist, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, wobei diese
Leitung 261 mit einem Rückflußkreis verbunden ist, wie dies bereits für die Leitung
26 der Fall war, welche gegebenenfalls bestehenbleiben kann.
-
Zweckmäßig können mehrere Nuten 22 vorgesehen werden, wie ebenfalls
in Fig. 7 und 8 dargestellt. Wenn der Schieber unter der Einwirkung der Zunahme
der Geschwindigkeit und der hierdurch erzeugten hydrodynamischen Drücke eine bestimmte
Höhe erreicht, fließt hier ebenfalls das Druckmittel durch 32, 31, 33 aus, anstatt
zur Düse zu gelangen..
-
Das Rückströmen zur Herbeiführung des Endes der Förderung kann auch
anstatt durch einen durch den Kopf des Kolbens 1 gehenden Kanal durch einen durch
den Schieber gehenden Abzweigkreis bewirkt werden.
-
Diese Anordnung ist in Fig. 9 gezeigt, welche die Erfindung für den
Fall einer Pumpe mit einem einzigen sich drehenden Kolben. darstellt, welcher mittels
seiner Drehbewegung zusammen mit seiner hin und her gehenden Bewegung nacheinander
die Verteilung auf die verschiedenen Düsen eines Mehrzylindermotors bewirkt, wobei
jedoch diese Anordnung auch für eine Pumpe der in Fig. 1 dargestellten Art benutzt
werden kann.
-
Man sieht in Fig, 9, daß der Kolben 1, von welchem angenommen ist,
daß er außer seiner hin und her gehenden Bewegung eine kontinuierliche Drehbewegung
erhält die Flüssigkeit durch den. Kanal 32, hierauf durch die Leitung 3 und anschließend
durch eine Verlängerung 40 fördert, welche zu einer Nut 41 des Kolbens zurückführt.
Der Kolben ist mit einer Nut 42 versehen, welche infolge der Drehung des Kolbens
1 nacheinander mit den Öffnungen 40 von Leitungen 4 zusammenwirkt, welche .radial
um die Pumpe herum verteilt sind und den verschiedenen Düsen entsprechen, so daß
nacheinander die Verbindung mit diesen Leitungen 4 hergestellt wird.
-
Das Ende der Einspritzung bei jedem Kolbenhub ist, wenn der Schieber
seine Regelwirkung nicht ausübt, dann erreicht, wenn die Leitung 32 über die Nut
31 des Schiebers mit einem Rückflußkanal 43 in Verbindung gesetzt wird, welcher
an einer Öffnung 44 in dem Hauptzylinder endigt, um mit einer Kante 45 und einer
Nut 46 des Kolbens sowie mit einem Abfuhrkanas 47, welcher z. B. auf der gleichen
Höhe wie die Öffnung 44 liegt, zusammenzuwirken.
-
In Wirklichkeit können die Öffnungen 44 in gleicher Zahl wie die verschiedenen
Düsen vorhanden sein und mit schrägen Steuerkanten der schematisch bei 48 dargestellten
Art zusammenwirken, um durch eine geeignete Einstellung der Winkelverschiebung zwischen,
diesen Kanten und den Öffnungen die Regelung der Fördermenge je Kolbenhub zu ermöglichen.
-
Die Anordnung der Fig. 9 gestattet, das .obenerwähnte Rückströmen
auszuschalten, wenn dies gewünscht wird, und eine derartige Arbeitsweise zu erhalten,
daß der Kalben die Förderung zu der oder. den Düsen während der Gesamtheit seines
Hubes vornimmt, d. h. selbst nach der Freilegung des Kanals 47 durch die Kante 45.
Dies ist der Betrieb mit übermenge.
-
Fig. 10 zeigt eine hierfür mögliche Ausführungsform.
-
Die bereits in Fig. 9 vorgesehenen. Kanäle 32 und 43 münden hier in
die Bohrung 14 des Schiebers 13 auf etwas verschiedenen Höhen, und die Verbindung
zwischen ihnen kann durch die Kombination einer Nut 31 mit einer oberhalb derselben
angeordneten Abflachung 49 erfolgen.
-
Für die in Fig. 10 dargestellte Winkelstellung kommt in der unteren
Stellung des Schiebers (kleine Geschwindigkeiten, insbesondere Anfahren) der volle
Teil 50 vor den Eingang des Kanals. 43, so daß er diesen verschließt. Es besteht
daher keine Verbindung zwischen den, Kanälen 32 und 43, so daß kein Rückströmen
durch 44, 47 erfolgt. Der Kolben 1 fördert während seines ganzen. Hubes zu der oder
den Düsen. Dies ist die Übermengenstellung.
-
Durch Verdrehung des Schiebers um seine Achse von der Übermengenstellung
aus bringt man die Abflachung oder Ausnehmung 49 vor die Mündung des Kanals 43.
Die Anordnung arbeitet dann in der bereits unter Bezugnahme in Fig. 9 beschriebenen
Weise, d. h., die Förderung des Kolbens 1 hört auf, sobald sein Rand 45 oder seine
Kanten 48 die Kanäle 44, 47 freilegen und die Rückströmung beginnt.
-
Wenn schließlich der Schieber Gesehwindigkeitsregelmittel aufweist
(z. B. den mit dem Kanal 36, 37 zusammenwirkenden Durchlaß 241 und den in Fig. 10
gestrichelt dargestellten Abfuhrkanal 33), wird bei zunehmender Geschwindigkeit
die Förderleitung 3, 5 über 32, 49 und 33 auf die Abfuhr geschaltet, wie dies unter
Bezugnahme auf die vorhergehenden Figuren ausgeführt wurde.
-
Bei einer Anordnung der in Fig. 10 dargestellten Art kann der Schieber
zwei Funktionen erfüllen: Die Herstellung einer Übermenge zum Anfahren für eine
gewisse Winkelstellung des Schiebers durch Aufhebung des entsprechenden Rückströmens
am Ende des Nutzhubes des Kolbens 1 sowie die Regelung der Geschwindigkeit dadurch,
daß die zu der oder den Düsen führende Förderleitung auf Abfuhr geschaltet wird.
-
Es sollen jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis 16 gewisse andere
Anordnungen. oder Ausführungsabwandlungen beschrieben werden, welche insbesondere
den Schieber zur Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
betreffen.
-
Bei einer dieser Anordnungen wird der Schieber so. ausgebildet, daß
er wenigstens einen ihn insbesondere in seiner Achse durchdringenden Kanal aufweist,
welcher einerseits zu den an dem Schieber angebrachten veränderlichen Drosselmitteln
führt (wobei diese Veränderung insbesondere von der Winkelstellung des Schiebers
und seiner Achse abhängt) und andererseits in die Kammer 25 mündet, welche zu dem
Flüssigkeitskreis zurückführt.
-
Dies ist eine besonders einfache Anordnung, welche zu einem einwandfreien
Arbeiten und einem geringen Gestehungspreis führt. Fig. 11 bis 14 zeigen eine vorteilhafte
Ausführungsform dieser Anordnung.
-
Bei der auf diesen Figuren dargestellten Pumpe wirkt der Hauptkolben
1 zunächst mit seiner Vorderkante 51 mit der Einla.Böffnung 6 zusammen, welche bei
7 und 60 mit dem Hauptspeisekreis verbunden ist. Der Gehäuseraum 19
bildet den mit diesem Kreis bei 601 verbundenen Speisebehälter.
-
Sobald der Kolben 1 die Öffnung 6 verschließt, wird der Brennstoff
in der Verdichtungskammer 2 zu der Einspritzdüse gefördert, und zwar insbesondere
durch die weiter unten beschriebenen Mittel (d: h. durch 401, 42 und 4a).
Es ist jedenfalls zu bemerken, daß die zu dem Regelschieber führenden Leitungen
321 und 32 unter dem Förderdruck stehen.
Das Ende der Förderung
wird für die Geschwindigkeiten, bei welchen. die Unterbrechung durch den Regelschieber
nicht stattfindet, bei der dargestellten Ausführungsform durch die Wirkung einer
an. dem Kolben 1 angebrachten Kreisnut 46 erhalten, welche eine durch
321 mit der Förderkammer 2 verbundene Leitung 44 mit einer
mit dem Speise- oder Abfuhrkreis verbundenen Leitung 47 in Verbindung setzt.
-
Es ist zu bemerken, daß diese Anordnung von zwei mit der Nut 46 zusammenwirkenden
Leitungen 44, 47 (Fig. 11) während der Förderung eine doppelte Verriegelung dieser
Leitungen bewirkt, d. h. eine doppelte Abdichtung zwischen der Förderseite und der
Zufuhrseite, was besonders vorteilhaft ist, da hierdurch eine tadellose Abdichtung
entsteht.
-
Der zum Zusammenwirken mit der Leitung 32 bestimmte. Regelschieber
13 wird bei der dargestellten Ausführungsform durch einen zylindrischen Teil
gebildet, welcher in seiner Mitte einen. Kanal 20 enthält, welcher auf einer
Seite zu den weiter unten erläuterten Drosselmitteln 21, 21 a,
23 führt und auf der anderen Seite frei in, die Kammer, 25 mündet,
welche bei 26,
261, 60, 601 mit dem Speise- und Abfuhrkreis verbunden ist.
-
Dieser in der obigen Weise angeordnete Schieber kann durch ein verdrehbares
Endstück 30 verdreht werden, welches in einen Käfig 52 ausläuft, welcher
bei 281 an seitlichen Verlängerungen 28 des Schiebers angreift.
-
Die Drosselmittel werden hier ebenfalls durch die eine bestimmte Form
aufweisende Nut 22 gebildet. Zweckmäßig wird gemäß einer anderen Anordnung
zwischen dem Kanal 20 und der Nut 22 eine Drosselvorrichtung vorgesehen, deren Querschnitt
durch eine einfache bei 21 mit dem Kanal 20 verbundene Abflachung
21 a bestimmt wird.
-
Die Nut 22 wirkt jedenfalls mit der Ausnehmung 23 so
zusammen, daß der Durchtrittsquerschnitt der Flüssigkeit von der Winkelstellung
des Schiebers um seine Achse abhängt, was die Veränderung der Unterbrechungsgeschwindigkeit
ermöglicht. Die Unterbrechung erfolgt hier ebenfalls durch die Wirkung der Nut 31,
welche die Leitung 32 mit dem Abfuhrkanal 33 in Verbindung setzt, welcher bei 331,
60 mit dem Speisebehälter 19 in Verbindung steht.
-
Gemäß Fig. 11, welche eine Pumpe mit mehreren Abgangsleitungen zeigt,
wird die Flüssigkeit aus der Verdichtungskammer 2 durch den Hauptkolben
1 gefördert, welcher hierfür mit einem Kanal 401 versehen ist, welcher unmWelbar
mit derVerdichtungskammer2 in Verbindung steht und an einer seitlichen öffnung42
endigt, welche infolge der Drehung des gleichzeitig eine hin und her gehende Bewegung
in seiner Achsrichtung und eine Drehbewegung um diese Achse ausführenden Kolbens
1 nacheinander vor die die verschiedenen Abgangsleitungen 4 steuernden Öffnungen
4 a. kommen kann.
-
An jeder Abgangsleitung 4 kann ein Druckventil 5 vorgesehen sein.
-
Gemäß einer anderen Anordnung, welche den Regelschieber mit veränderlichem
Drosselquerschnitt betrifft, werden Mittel zur beliebigen Regelung des Nutzhubes
des Schiebers vorgesehen, d. h. insbesondere bei der dargestellten Ausführungsform
des Hubes, welchen er ausführen muß, um die Entspannung in der Förderleitung zu
bewirken.
-
Man sieht in Fig. 15, in welcher angenommen ist, daß die Leitungen
32 und 33 gegeneinander versetzt sind und mit einer Nut 31 genügender Höhe
zusammenwirken, daß wenigstens für die dargestellte Winkelstellung der Schieber
sich um eine Höhe lt verstellen muß, um die Entspannung zu bewirken.
-
Nun hat man festgestellt, daß die Statik oder der Ungleichförmigkeitsgrad
des Regelschiebers von dieser Höhe h abhängt. Bekanntlich ist dieser Ungleichförmigkeitsgrad
das Verhältnis
worin Ni die. untere Geschwindigkeit ist, für welche der Regelschieber die Fördermenge
zu verringern beginnt, und N2 die obere Geschwindigkeit, für welche der Schieber
die vollständige Unterbrechung der Förderung bewirkt, wobei N2 von Ni möglichst
wenig verschieden, sein soll.
-
Es ist zweckmäßig, die Höhe h für gewisse Drehzahlen zu vergrößern,
insbesondere für die kleinen Geschwindigkeiten (Langsamlauf), um die Stabilität
zu vergrößern, während es für höhere Drehzahlen zweckmäßig ist, die Höhe la zu verringern.
-
Diese Veränderungsmöglichkeit wird mit Hilfe der obigen Mittel erhalten,
indem man an dem Schieber eine seitliche Ausnehmung 63 vorsieht, welche wenigstens
in gewissen Winkelstellungen des Schiebers und gegebenenfalls gemäß dieser Stellung
regelbar wirksam wird und durch eine Schrägkante 64 begrenzt wird, welche mit der
Mündung der Leitung 33 zusammenwirkt; je nach derWinkelstellungdes Schiebers
kann durch diese Kante 64 die Höhe h verändert werden.
-
Bei einer anderen Anordnung (Fig. 15 und 16) läßt man den Schieber
13 in seiner Ruhestellung nicht mehr mit seinem oberen Kopf 28 aufliegen,
wie dies oben der Fall war, sondern mit seinem Fußteil 65,
welcher unmittelbar
auf dem Körper der Pumpe ruht, z. B. auf dem Zwischenstück 66.
-
Hierdurch wird der Aufbau der Gesamtanordnung vereinfacht. Der Platzbedarf
des Käfigs 52 kann infolge des Fortfalls des Kopfes 28 verringert werden.
Die Verdrehung erfolgt durch eine Gabel 67.
-
Gemäß Fig. 15 und 16 kann man es so einrichten, daß der Kolben.
15 nicht seine Bohrung 16 verläßt, wobei eine Abdichtung bei
68 durch eine Dichtung erfolgt.
-
Es braucht daher keine besondere Speisung mehr für diese Pumpe
15, 16 vorgesehen zu werden, welche sich nach jedem Kolbenhub durch den Schieber
13
hindurch füllt. Dies ist eine weitere Vereinfachung. Die Leitung 601 kann
dann fortfallen, und die Pumpe zur Speisung mit Brennstoff wird bei 69 angeschlossen,
wenn sie außerhalb liegt.
-
Es kann auch die Gesamtheit der Speise- und Abfuhrkreise unter Druck
gespeist werden.
-
Da dann ein geeigneter Speisedruck (z. B. 2 kg/cm2 oder mehr) in den
Leitungen und Kammern 261, 331, 7 herrscht, ist sichergestellt, daß sich der Zylinder
16 der Hilfspumpe und die entsprechenden Leitungen 17, 23 usw. richtig durch
den. Schieber 13 hindurch nach jedem Kolbenhub füllen. Man erhält so ein
sehr sicheres Arbeiten der Regelkreise. Ferner trägt diese Füllung unter Druck auch
zur Verbesserung der Füllung des Hauptzylinders bei, wodurch eine bessere Einspritzung
gewährleistet wird.
-
Dieser Speisedruck ist vorzugsweise nach Belieben regelbar, z. B.
mittels eines Überströmventils 70,
dessen, Feder 71 eine regelbare
Kraft ausübt.
-
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fig. 17 bis 20 eine Anordnung
beschrieben, bei welcher in einer
Pumpe der betrachteten Art ein
Dosierschieber vorgesehen ist, welcher unabhängig von dem Hauptförderkreis betätigt
wird und die Zufuhr und das Rückströmen an dem Hauptkolben 1 steuert, und zwar vorzugsweise
in regelbarer Weise, um nach Belieben den nutzbaren Förderhub zu verändern, d. h.
die j e Kolbenhub aus der Verdichtungskammer 2 geförderte Menge.
-
Ein derartiger bei 130 in Fig. 17 bis 20 dargestellter Schieber ist
z. B. in eine Leitung 72 eingeschaltet, welche von, der Kammer oder dem Speisebehälter
19 der Pumpe zu wenigstens einer mit dem Hauptkolben 1 zusammenwirkenden Öffnung
72, führt, wobei der Schieber 130 im gewünschten Augenblick und in Abhängigkeit
von seinen hydraulisch an die Verschiebungen des Hauptkolbens gebundenen Verschiebungen
den Einlaß, den Verschluß (Förderperiode des Kolbens 1) und hierauf die Rückströmung
(Ende der Förderung) bewirkt.
-
Um nach. Belieben mittels eines derartigen Dosierschiebers den nutzbaren
Förderhub des Kolbens und somit die Fördermenge je Kolbenhub verändern zu können,
wird dieser Schieber mit Öffnungen 73 versehen, welche mit der Leitung 72 zusammenwirken
und die beliebige Veränderung der Verschluß- und/ oder Öffnungszeiten der Leitung
72 ermöglichen, so daß sie entweder auf den Beginn der Förderung durch den Hauptkolben
oder auf das Ende dieser Förderung oder gegebenenfalls auf beide einwirken.
-
Zweckmäßig wird in Angleichung an die Arbeitsweise des Geschwindigkeitsregelschiebers
diese Regelung dadurch vorgenommen, daß man für den Dosierschieber 130 die Möglichkeit
einer Verdrehung um seine Achse vorsieht und die Steuermittel durch schräge Kanten
bildet.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schieber 130 in einer
Bohrung 140 angebracht und hydraulisch mit dem Hauptkolben durch die Wirkung eines
zweiten Differentialkolbens 150 verbunden, welcher mit einer Bohrung 160 zusammenwirkt,
welche mit der Bohrung 140 durch eine Leitung 170 verbunden ist.
-
Der Dosierschieber 130 weist seitlich einerseits eine Nut 74 auf,
welche mit den Öffnungen 73 für die Zufuhr des von dem Gehäuse 19 kommenden und
durch die Leitung 72 strömenden Brennstoffs zu dem Hauptkolben zusammenwirkt, sowie
andererseits seitliche Nuten mit schrägem oder schraubenförmigem Profil 75, welche
bei 76 miteinander verbunden sind und ebenfalls mit diesen Öffnungen 73 zusammenwirken,
um das Rückströmen durch die Leitung 72 zu bewirken und so das Ende der Förderung
zu bestimmen.
-
Man sieht jedenfalls, daß das Ende der Förderung dank dem Vorhandensein
der schrägen Nuten 75 je nach der Winkelstellung des Dosierschiebers zu einem beliebig
veränderlichen Zeitpunkt stattfindet.
-
Diese Winkeleinstellung des Schiebers 130 erfolgt mit Hilfe von Teilen
300, 520, 270, welche den entsprechenden für den. Schieber 13 beschriebenen
Teilen 30, 52, 27 ähnlich sind.
-
Auf der Seite des Hauptkolbens 1 endigt die Leitung 72 über die Öffnung
720 an einer Nut 77 des Kolbens, welche mit der Förderkammer durch einen
in dem Kopf des Kolbens vorgesehenen seitlichen Durchlaß 78 verbunden ist.
-
Man erhält so eine Anordnung, welche folgendermaßen arbeitet: An dem
unteren Totpunkt des Hauptkolbens 1 (Fig. 17) tritt die Flüssigkeit in die Förderkammer
2 durch den Kanal 72 und die Nut 74 ein, wobei sich der Dosierschieber 130 ebenfalls
an seinem (in Fig. 17 dargestellten) unteren Totpunkt befindet.
-
Wenn hierauf der Kolben 1 seinen Hub-beginnt, verstellt sich der Dosierschieber
130 ebenfalls infolge der Wirkung des Kolbens 150, und zwar bis der volle Teil des
Schiebers. die Öffnungen 73 überdeckt. In diesem Augenblick (Fig. 18) beginnt die
Förderung durch den Hauptkolben 1.
-
Diese Förderung setzt sich bis zu dem Augenblick fort, welcher von
der Winkelstellung des Dosierschiebers 30 abhängt, an welchem die Nuten 75 vor die
Öffnungen 72 kommen und das Rückströmen bewirken (Fig. 19).
-
Das Arbeiten wird verbessert, wenn, wie oben bereits ausgeführt wurde,
in dem Gehäuse mittels einer nicht dargestellten Speisepumpe ein gewisser Fülldruck
erzeugt wird, welcher durch das federbelastete Überströmventil 70, 71 gehalten wird.
-
Eine derartige Anordnung ist besonders vorteilhaft bei einer Pumpe
mit mehreren Abgangsleitungen 4 für Mehrzylindermoto:re, d. h. mit einem Kolben
1, welchem gleichzeitig eine hin und her gehende Bewegung und eine Drehbewegung
erteilt wird, und zwar mittels einer Welle 79 und eines schematisch dargestellten
geeigneten kinematischen Systems 80 zur Erzeugung der hin und her gehenden Bewegung,
da diese Anordnung von der Drehbewegung der Hauptwelle vollständig unabhängig ist,
was gestattet, den Dosierschieber auf beliebige gewünschte Weise auszubilden und
ihn etwaige zusätzliche Aufgaben erfüllen zu lassen.
-
So kann der Dosierschieber gegebenenfalls Mittel zur Erzeugung einer
Übermenge zum Anfahren aufweisen, welche einfach die Rückströmung aufhebt.
-
Man kann auch eine regelbare Ausströmöffnung in dem von dem Differentialkolben
150 zu dem Schieber 130 führenden Strömungskreis anbringen.
-
Man kann auch an dem Dosierschieber oder an der durch den Schieber
130 und den. Kolben 150 gebildeten Anordnung Mittel vorsehen, um eine selbsttätig
regelbare Änderung des Einspritzbeginns in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
herzustellen.
-
Hierfür sieht man, wie dargestellt, an dem Kolben 150 einen kleinen
Absatz bzw. eine Ausnehmung 81 vor, welche eine regelbare Ausströmdrosselöffnung
in dem Augenblick schafft, in welchem der Kolben in seine Bohrung 160 eintritt.
Da dieser Absatz klein ist, ist die Drosselwirkung dieser Ausströmöffnung bei niedrigen
Geschwindigkeiten kleiner als bei den hohen Geschwindigkeiten.
-
Eine andere Abwandlung der Erfindung ist in der Zeichnung bei 90 dargestellt.
Diese Zahl bezeichnet wenigstens eine Öffnung, welche durch eine Leitung mit dem
Speisebehälter 19 verbunden ist und mit einer Steuerkante 91 des Kolbens zusammenwirkt.
-
Diese Einlaßöffnung 90 kann gleichzeitig mit der Nut 74 und der Leitung
72 zusammenwirken, um gleichzeitig die Füllung der Verdichtungskammer 2 zu bewirken.
-
Sie kann jedoch auch die Nut 74 ersetzen, d. h. den Schieber 130,
welcher nur die auf das Ende der Förderung einwirkenden seitlichen Nuten 75 aufweist,
so daß dann der durch die Einwirkung des Kolbens 1 auf die Öffnung 90 hergestellte
Beginn der Förderung festbleibt, während das Ende der Förderung veränderlich ist.
-
Wenn man in diesem letzteren Fall eine Veränderung des Einspritzbeginns
durch die regelbare Ausströmöffnung 81 benutzt, erreicht man, daß die Fördermenge
mit der Geschwindigkeit abnimmt.
Wenn ferner die Ausströ@möffnung
groß genug ist, ist es bei niedrigen Geschwindigkeiten möglich, daß der Schieber
130 sich nicht verstellt. Man erhält dann eine übermenge, da die Förderung bis zu
dem oberen Totpunkt des Kolbens 1 erfolgt.
-
Der Dosierschieber 130 kann von einem Regler oder einem anderen äußeren
Teil abhängig gemacht werden, um die je Hub des Kolbens 1 in die Kammer 2 gefärderte
Menge in Abhängigkeit von einem beliebigen Betriebswert (Luftmenge, Drehgeschwindigkeit,
Temperatur usw.) zu regeln.
-
Die Erfindung umfaßt noch eine vorteilhafte Gesamtanordnung, bei welcher
der Schieber oder die Schieber, im vorliegenden Fall der Dosierschieber 130 und
der Geschwindigkeitsregelschieber 13, quer zu der Achse des Hauptkolbens 1 angeordnet
sind, was einen besonders gedrängten, wenig sperrigen Aufbau ermöglicht.
-
Die Aufgabe der Verteilung auf die verschiedenen Düsen wird von dem
vorderen Teil des Kolbens 1 erfüllt, z. B. mit Hilfe der seitlichen Nut 78, welche
mit zu den Ventilen 5 und den Abgangsleitungen 4 führenden Öffnungen 82 zusammenwirkt,
während die beiden Aufgaben der Dosierung und der Geschwindigkeitsregelung, etwas
hinter dem vorderen Teil des Kolbens gegenüber der Nut 77 erfüllt werden, wie aus
der Zeichnung (Fig. 17) hervorgeht.
-
Es ist zu bemerken, daß diese Gesamtanordnung gestattet, die verschiedenen
mit den Schiebern zusammenwirkenden Leitungen (Leitungen 33, 72 usw.) auf einfache
Weise mit dem Vorratsbehälter oder der Kammer des Gehäuses 19 zu verbinden.
-
Bei 83, 84 sind Zahnstangen für dieVerdrehung der Schieber 13 und
130 dargestellt, welche aus der Ferne durch ein Beschleunigungspedal, einen Handgriff,
einen mechanischen Regler usw. betätigt werden können.
-
Eine derartig ausgeführte Pumpe erfüllt bei geringem Gewicht und kleinem
Platzbedarf mit Hilfe der beiden Schieber 13 und 130, welche mit zwei zweckmäßig
hintereinanderliegenden Differentialkolben 15 und 150 zusammenwirken, alle wesentlichen
Regelaufgaben, nämlich: Dosierung der Fördermenge je Hub für die Leistung (Schieber
130), Regelung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (durch den, Schieber 13),
Regelung des Einspritzbeginns (durch die Ausströmöffnung 81) und gegebenenfalls
die Förderung einer Übermenge. Die auf einer beliebigen Figur dargestellten Vorrichtungen
können an den auf anderen Figuren dargestellten Pumpen angebracht oder mit den.
auf diesen anderen Figuren dargestellten Vorrichtungen kombiniert werden.