DE1273258B

DE1273258B - Regeleinrichtung bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1273258B
Application number: DEC33871A
Authority: DE
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1963-09-14
Filing date: 1964-09-12
Publication date: 1968-07-18
Also published as: US3289590A; GB1078402A; DE1273258C2

Description

Regeleinrichtung bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Speisepumpe für eine Einspritzpumpe und aus einer hydraulischen Steuerung, welche vom Auslaßdruck der Speisepumpe bestimmt wird und die der Einspritzpumpe zuzuleitende Brennstoffmenge steuert und deren Einstellung willkürlich von außen durch Belastung eines elastischen Gliedes erfolgt, wobei der Auslaßdruck der Speisepumpe von einem in einer Richtung unter Fliehkraft und in der Gegenrichtung von einem unter dem Auslaßdruck stehenden Ventilkörper geregelt wird, welcher als Druckbegrenzungsventil in Form eines Überlaufventils ausgebildet ist.
Bei Brennstoffeinspritzpumpen für Brennkraftmaschinen, bei der die Einspritzpumpe z. B. aus sich radial bewegenden Pumpenkolben besteht, die in einem sich drehenden Verteiler liegen und bei denen eine Speisepumpe den Brennstoff zu der Einspritzpumpe fördert und die Brennstoffmenge geregelt wird, besteht eine Schwierigkeit dadurch, daß der die Drehzahl der Maschine steuernde Regler von dem Auslaßdruck der Speisepumpe abhängig ist. Dieser Auslaßdruck der Speisepumpe wird von einem Ventil in dem Drehverteiler der Einspritzpumpe gesteuert, und dieses Ventil unterliegt in einer Richtung der Fliehkraft, der bei Bewegung in dieser Richtung der Auslaßdruck der Speisepumpe entgegenwirkt.
Das Ventil steuert eine überlauföffnung, und auf diese Weise ändert sich der Auslaßdruck der Speisepumpe je nach der Fliehkraft. Wenn sich der Auslaßdruck der Speisepumpe bei einer bestimmten Drehzahl erhöht, bewegt sich das Ventil so, daß die überlauföffnung größer wird, so daß also der Druck wieder seinen richtigen Wert erlangt. Wenn sich der Auslaßdruck der Speisepumpe für eine bestimmte Drehzahl verringert, dann schließt das Ventil die Überlauföffnung, wodurch der richtige Druck wiederhergestellt wird.
Eine Schwierigkeit entsteht, wenn der Einlaß der Speisepumpe blockiert wird, so daß der Auslaßdruck der Speisepumpe abfällt. Das Ventil wird natürlich bestrebt sein, die überlauföffnung zu schließen. Wenn aber die Blockierung des Einlasses der Speisepumpe stark ist, kann die Wirkung des Ventils nicht ausreichen, um den Auslaßdruck der Speisepumpe wiederherzustellen. Dann fällt der Druck allmählich ab. Da der Regler auf einen solchen Druckabfall anspricht, fällt auch die Drehzahl ab, so daß sich die der Einspritzpumpe zugeführte Brennstoffmenge vergrößert. Normalerweise wird der Brennstoff der Einspritzpumpe unter Druck zugeführt. Wenn aber die Ein-Spritzpumpe die obenerwähnte Ausführung hat, dann kann die Einspritzpumpe selber als Förderpumpe wirken, weil sich die Pumpenkolben unter Wirkung der Fliehkraft nach außen bewegen und dabei Brennstoff ansaugen.
In den Leitungen und in den Hohlräumen der Pumpe sammelt sich verhältnismäßig viel Brennstoff an, der also von der Einspritzpumpe angesaugt wird.
Weil, wie oben beschrieben, bei blockiertem Einlaß der Speisepumpe, deren Auslaßdruck abfällt, der Regler die zugeführte Brennstoffmenge vergrößert, wirkt die Einspritzpumpe als Förderpumpe und fördert mehr Brennstoff zur Maschine, wodurch sich die Maschinendrehzahl vergrößert. Bei einer schweren Blockierung des Einlasses kann sich die Maschinendrehzahl auf einen sehr hohen Wert erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Drehzahlzunahme zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung, wie eingangs geschildert, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkörper die Verbindung von der Speisepumpe zur Einspritzpumpe derart bestimmt, daß von einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine an die Brennstoffzufuhr zur Einspritzpumpe unterbrochen wird, wenn die Fliehkraft größer ist als die vom Auslaßdruck der Speisepumpe abhängige Kraft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt: F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt; F i g. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1; F i g. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1; F i g. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig.1; F i g. 5 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Einzelteil; F i g. 6 ist ein Schnitt zu F i g. 5; F i g. 7 ist ein der F i g. 6 entsprechender Schnitt einer abgeänderten Ausführung; F i g. 8 entspricht der F i g. 5 und zeigt eine weitere Abwandlung; F i g. 9 ist ein Schnitt nach Linie 9-9 der F i g. 8; F i g. 10 ist ein Schnitt nach Linie 10-10 der F i g. B. In einem Gehäuse 11 dreht sich ein zylindrischer Verteiler 12. Der Verteiler läuft synchron mit dem Motor 13. An einem Ende des Verteilers ist eine Querbohrung 14 vorgesehen, in der sich zwei Kolben 15 hin und her bewegen. Die Kolben werden bei Drehung des Verteilers durch Nockeneinschnitte 16 nach innen gedrückt. Die Nockeneinschnitte 16 erstrecken sich von dem Innenumfang eines Ringes 17 nach innen und haben gleichen Winkelabstand voneinander. Zwischen den Kolben und dem Ring sind zwei geführte Rollen 18 vorgesehen.
Der Verteiler hat eine Längsbohrung 19, die an einem Ende mit der Querbohrung 14 in Verbindung steht. Ein Punkt der Bohrung 19 steht in Verbindung mit mehreren in gleichem Winkelabstand angeordneten radialen Einlaßleitungen 20. Ein anderer Punkt der Bohrung 19 steht mit einer Leitung 21 in Verbindung, die mit mehreren in gleichem Winkelabstand angeordneten Austrittsöffnungen 22 zur Deckung kommt, wenn sich der Verteiler dreht. Die Austrittsöffnungen stehen mit Einspritzdüsen 23 in Verbindung, durch die der Brennstoff in die Verbrennungsräume des Motors gelangt. Die Anzahl der Einspritzdüsen ist die gleiche wie die Anzahl der Motorenzylinder, und auch die Anzahl der Einlaßleitungen und der Nockeneinschnitte ist die gleiche. Am anderen Ende des Verteilers 12 befindet sich eine Speisepumpe, deren Rotor 24 mit dem Verteiler in Verbindung steht und durch diesen angetrieben wird. Die Speisepumpe hat eine Einlaßöffnung 25, die , über ein Filter 26 zum nicht dargestellten Brennstofftank führt. Durch eine Auslaßöffnung 27 der Speisepumpe gelangt der Brennstoff in eine Kammer 28 des Gehäuses.
Im Gehäuse ist eine radiale zylindrische Bohrung 29 vorgesehen, in der sich ein Ventil 30 befindet. Dieses Ventil ist durch eine Steuerfeder 31 belastet, und zwar in Richtung zum Verteilerhin. Das Ventil wird entgegen der Wirkung der Feder durch den Brennstoffdruck in die entgegengesetzte Richtung gedrückt. Zu diesem Zweck wird unter Druck stehender Brennstoff aus der Kammer 28 durch eine Gehäuseleitung 32 und einen Umfangseinschnitt 33 des Verteilers geleitet. Das Ventil 30 hat zwischen seinen Enden einen abgesetzten Teil, der eine Steuerkante 34 bildet. Die Kante 34 bestimmt die wirksame Größe der Einlaßöffnung 35. Diese kommt abwechselnd mit den Einlaßleitungen 20 zur Deckung, und zwar wenigstens während eines Teils der Zeit, in der die Stempel nicht durch die Nockeneinschnitte nach innen bewegt werden. Die Ringräume, die von dem abgesetzten Teil des Ventils gebildet werden, stehen ständig mit einer Einlaßöffnung 36 in Verbindung, und diese Leitung 36 steht ständig mit einer Einlaßleitung 37 des Verteilers in Verbindung.
Weiterhin hat der Verteiler eine stufenförmige Querbohrung 38, in der ein in F i g. 1 mit 39 bezeichnetes zweiteiliges Druckbegrenzungsventil liegt. Im engeren Ende der Bohrung 38 gleitet ein Teil 39 (F i g. 5) mit einem Umfangsflansch, der sich gegen die Stufe der Bohrung anlegen kann, um zu verhindern, daß der Teil aus der Bohrung heraustritt. In dem breiteren Ende der Bohrung gleitet ein weiterer Teil 40 mit einem Kopf 41. In dem Teil 40 ist eine Sackbohrung 42 ausgebildet, die über eine Öffnung 43 mit der Eintrittsleitung 37 in Verbindung steht. Weiter ist in dem Teil 40 eine Öffnung 44 vorhanden, die mit einem überlauf 45 des Verteilers zusammenarbeitet, um die Brennstoffmenge zu steuern, die aus der Kammer 28 zum Pumpeneinlaß 25 gelangt. Zu diesem Zweck sind Leitungen in dem Rotor der Speisepumpe und in dem Gehäuse vorgesehen. Zwischen den Teilen 39, 40 liegt eine Schraubendruckfeder 46, deren Zweck weiter unten beschrieben wird, und der Raum zwischen den beiden Teilen 39, 40 steht über eine Leitung 47 mit dem Einlaß 25 der Speisepumpe in Verbindung.
Unter Annahme, daß der Motor mit konstanter Drehzahl läuft, ist die Betriebsweise der Vorrichtung wie folgt: Bei einer Lage des Verteilers, wie in F i g. 1 gezeigt, fließt der Brennstoff von der Speisepumpe zur Querbohrung 14, und zwar durch die Einlaßleitung 37, die Einlaßöffnung 36, die Einlaßöffnung 35, durch eine der Einlaßleitungen 20 und durch die Längsleitung 19. Der in die Querbohrung einfließende Brennstoff bewegt die Kolben nach außen, und die in die Bohrung einfließende Brennstoffmenge hängt ab von der Einstellung des Ventils 30 und von der Drehzahl des Verteilers. Dreht sich der Verteiler weiter, dann kommen die Einlaßleitungen 20 außer Dekkung mit der Einlaßöffnung 35, so daß die Zuleitung von Brennstoff zu der Bohrung unterbrochen ist. Bei weiterer Drehung des Verteilers kommt die Einlaßleitung 21 zur Deckung mit einer der Auslaßöffnungen 22, und wenn das der Fall ist, werden die Kolben durch die Nockeneinschnitte nach innen bewegt, und der Brennstoff tritt aus der Querbohrung aus und fließt über die Längsleitung, über die Einlaßleitung und durch eine der Auslaßöffnungen zu einer der Einspritzdüsen 23. Bei weiterer Drehung des Verteilers kommt die Einlaßleitung außer Deckung mit der Auslaßöffnung, und die obengenannten Vorgänge wiederholen sich. Die zugeleitete Brennstoffmenge kann geändert werden, indem man das Ventil entsprechend einstellt, und wenn die Brennstoffmenge vergrößert werden soll, wird die Federkraft der Steuerfeder vergrößert. Das wird erreicht, indem man ein Auflager 31 a für die Feder 31 so bewegt, daß die Feder zusammengedrückt wird.
Das Ventil 30 wirkt auch als Steuerungsorgan, und zu diesem Zweck ist der Brennstoffdruck, der auf das der Feder entgegengesetzte Ventilende wirkt, abhängig von der Drehzahl des Motors. Das wird erreicht durch das Druckbegrenzungsventil. Wenn sich die Drehzahl des Motors bei einer bestimmten Einstellung des Auflagers 31 a erhöht, dann wird das Ventil entgegen der Kraft seiner Feder so bewegt, daß die wirksame Größe der Einlaßöffnung kleiner wird, und auf diese Weise wird das Ansteigen der Drehzahl des Motors gering gehalten. Wird die Drehzahl des Motors kleiner bei der gleichen Einstellung des Auflagers 31 a, dann bewegt sich das Ventil 30 so, daß die wirksame Größe der Einlaßöffnung größer wird, und infolgedessen wird dann mehr Brennstoff dem Motor zugeleitet und der Abfall der Drehzahl des Motors wird gering gehalten.
Wie vorher beschrieben, wirkt der Auslaßdruck der Speisepumpe direkt auf das Ventil 30, und die Brennstoffzufuhr wird durch die Öffnung 43 (F i g. 5) gesteuert. Diese Öffnung ist im Normalbetrieb der Pumpe immer offen. Die Öffnung 44 und die überlauföffnung 45 decken sich immer teilweise miteinander, und diese beiden Öffnungen bilden eine Cberlaufleitung, deren Größe abhängt von der Einstellung des Teiles 40. Demnach ist von dieser Einstellung die Brennstoffmenge abhängig, die aus der Kammer 28 zum Einlaß 25 der Speisepumpe überläuft. Die Einstellung des Teils 40 wieder ist abhängig von dem Brennstoffdruck, der auf diesen Teil einwirkt, und von der Drehzahl des Verteilers. Vergrößert sich die Drehzahl des Verteilers, dann wird die auf den Kopf 41 wirkende Zentrifugalkraft größer, und dann schließt der Teil 40 den Überlauf 44, 45. Der Brennstoffdruck wirkt der Zentrifugalkraft entgegen. Läuft der Motor mit zufriedenstellender Drehzahl, so daß der auf die äußeren Enden der Teile wirkende Brennstoffdruck dieseTeilemiteinander in Berührung bringt entgegen der Kraft der Feder 46, dann bewegt die Druckdifferenz auf die einzelnen Teile die Teile zusammen wie einen einzigen Körper, und zwar entgegen der Richtung der Zentrifugalkraft. Das wird dadurch bewirkt, daß der Teil 40 einen größeren Durchmesser hat als der Teil 39, und daß die Teile eine Gleichgewichtslage einnehmen, so daß also eine von dem Brennstoffdruck ausgeübte Kraft gerade die Zentrifugalkraft ausgleicht. Ändert sich die Drehzahl, dann bewegen sich die Teile so, daß die Größe der Oberlaufleitung vergrößert oder verkleinert wird, und dadurch ändert sich der Brennstoffdruck, und es ergibt sich eine neue Gleichgewichtslage. Auf diese Weise ist der Brennstoffdruck vom Quadrat der Drehzahl abhängig. Die Feder 46 dient dazu, das Verhältnis Drehzahl: Druck bei geringen Drehzahlen zu ändern, bis der Brennstoffdruck nicht ausreicht, die Teile miteinander in Berührung zu bringen, so daß der Überlauf geschlossen bleibt. Bei der Abänderung nach F i g. 7 sind die Teile miteinander verbunden und bilden einen stufenförmigen Teil 50. Die Feder 46 ist hier weggelassen und durch zwei Federn 51 ersetzt, die zwischen dem Kopf des Teils und dem Verteiler wirken. Die Wirkung ist hier so, daß das Verhältnis Drehzahl : Druck geändert wird, indem man über den ganzen Drehzahlbereich den Brennstoffdruck höher macht.
Wie vorher beschrieben, ist der Einlaß 25 der Speisepumpe über ein Filter 26 mit dem Brennstofftank verbunden. Wenn aus irgendeinem Grunde die Zufuhr von Brennstoff zur Speisepumpe nachläßt, dann verringert sich der Auslaßdruck der Speisepumpe. Das hat eine Auswirkung auf die Einstellung des Ventils 30, und dieses Ventil bewegt sich so, daß die dem Motor zugeführte Brennstoffmenge größer wird. Infolgedessen vergrößert sich die Drehzahl des Motors. Dadurch wieder kann der Auslaßdruck der Speisepumpe leicht ansteigen, aber praktisch hat sich gezeigt, daß dieser Anstieg nicht ausreicht, und wieder eine Steuerung der Maschinendrehzahl durch das Ventil zu bewirken. Unerwünscht ist dabei, daß bei hohen Drehzahlen die Kolben 15 bestrebt sind, als Pumpe zu wirken und selbst Brennstoff aus den Leitungen ansaugen. Obgleich die sich im Gehäuse befindende Brennstoffmenge ziemlich klein ist, wird der Motor schnell beschleunigt, besonders wenn die Last gering ist, und eine gefährliche Drehzahl kann sich ergeben, bevor der Brennstoff verbraucht ist. Dies soll die Öffnung 43 verhindern. Beginnt der Auslaßdruck der Speisepumpe sich zu verringern, dann bewegt die Zentrifugalkraft den Teil 40 so, daß die Größe des Überlaufs 44, 45 geringer wird. Sollte der Druck weiter fallen, dann wird durch Weiterbewegung des Teils die Öffnung 43 geschlossen, und es wird so verhindert, daß weiterer Brennstoff in die Querbohrung gelangt. Es sei erwähnt, daß das Ventil 30 immer dem Auslaßdruck der Speisepumpe unterliegt.
Bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 ist die Querbohrung 54 stufenförmig. Außerdem ist in dem Verteiler eine Leitung 55 ausgebildet, die tangential zur Bohrung liegt und in einen weiteren Teil der Bohrung einmündet. Die Leitung erstreckt sich durch den Verteiler und mündet in die Kammer 28. In der Nähe des entgegengesetzten Endes der Bohrung befindet sich ein ringförmiger Ausschnitt 56, der ebenfalls über Leitungen 57 mit der Kammer 28 in Verbindung steht. Zwischen dem Ausschnitt 56 und der Leitung 55 befindet sich ein weiterer Ausschnitt 58, der über eine Leitung 59 mit dem Einlaß der Speisepumpe in Verbindung steht.
In der Bohrung liegt ein Teil 60, der mit dem Kopf 61 aus einem Stück besteht. Der Teil 60 hat einen ersten Steg 62, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des engeren Teils der Bohrung ist, und einen zweiten Steg 63, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des weiteren Teils der Bohrung ist. Ein dritter Steg 64 schließt das weitere Ende der Bohrung ab. Gegenüber dem Einmündungspunkt der Leitung 55 in die Bohrung ist eine Kammer 65 ausgebildet, von der die Einlaßleitung 37 abzweigt. Wie in dem vorherbeschriebenen Beispiel sind zwei Federn 66 vorgesehen, die das Verhältnis Druck: Geschwindigkeit des Druckbegrenzungsventils verändern.
Die Wirkung des Druckbegrenzungsventils ist im wesentlichen dieselbe wie vorher beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird der überlaufende Brennstoffbetrag von der Größe des Spaltes zwischen dem inneren Ende des Steges 62 und der benachbarten Kante des Ausschnitts 56 bestimmt. Auch hier wird bei Abfall des Auslaßdruckes der Speisepumpe auf Grund einer Unterbrechung der Zufuhr der Teil durch die Zentrifugalkraft bewegt, so daß der Steg 63 die Kammer 65 von der Leitung 55 abschließt, so daß also kein Brennstoff durch die Kolben 15 aus der Kammer 28 angesaugt werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Regeleinrichtung bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Speisepumpe für eine Einspritzpumpe und aus einer hydraulischen Steuerung, welche vom Auslaßdruck der Speisepumpe bestimmt wird und die der Einspritzpumpe zuzuleitende Brennstoffmenge steuert und deren Einstellung willkürlich von außen durch Belastung eines elastischen Gliedes erfolgt, wobei der Auslaßdruck der Speisepumpe von einem in einer Richtung unter Fliehkraft und in der Gegenrichtung von einem unter dem Auslaßdruck stehenden Ventilkörper geregelt wird, welcher als Druckbegrenzungsventil in Form eines Überlaufventils ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper die Verbindung von der Speisepumpe zur Einspritzpumpe derart bestimmt, daß von einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine an die Brennstoffzufuhr zur Einspritzpumpe unterbrochen wird, wenn die Fliehkraft größer ist als die vom Auslaßdruck der Speisepumpe abhängige Kraft.
2. Regeleinrichtung für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zur Einspritzpumpe wenigstens so lange aufrechterhalten wird, bis das überlaufventil den überlauf absperrt.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuerung aus einem federbelasteten Ventil besteht mit einer Fläche, gegen die der Auslaßdruck der Speisepumpe entgegen der Federkraft wirkt, wobei das Federgehäuse Öffnungen hat, durch die der von der Speisepumpe geförderte Brennstoff zur Einspritzpumpe fließt, und wobei das Ventil nur den Brennstofffluß durch diese Öffnungen unterbricht, so daß dieses Ende des Federgehäuses immer dem Auslaßdruck der Speisepumpe unterliegt.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in einem Gehäuse ein vom Motor angetriebener drehbarer Verteiler mit einer Bohrung vorgesehen ist, in der sich ein Kolben bewegt, der bei sich drehendem Verteiler durch einen Nocken nach innen bewegt wird, und während dieser Bewegung eine Zufuhrleitung im Gehäuse mit einer Öffnung im Gehäuse mit einer Leitung der Bohrung zur Deckung kommt, während eine Einlaßöffnung des Gehäuses mit einer Einlaßleitung des Verteilers wenigstens während eines Teiles der Zeit, in der sich die Einlaßöffnung nicht mit der Einlaßleitung deckt, in Verbindung steht, und daß das Ventil in einer Querbohrung des Verteilers liegt und an einem Ende einen Kopf hat, auf den bei sich drehendem Verteiler die Fliehkraft einwirkt und das Ventil in einer Richtung bewegt, während auf eine Fläche des Ventils der Auslaßdruck der Speisepumpe entgegen der Fliehkraft einwirkt, derart, daß bei Nichtausgleich der Fliehkraft durch den Auslaßdruck der Speisepumpe sich das Ventil schließt und die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine weitere öff nung hat, deren Größe von der Einstellung des Ventils abhängt und durch die der Brennstoff vom Auslaß der Speisepumpe überläuft, derart, daß bei Bewegung des Ventils durch die Fliehkraft die Größe der Öffnung kleiner wird, die Brennstoffmenge sich also verringert, und der Auslaßdruck der Speisepumpe größer wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1333 089; USA: Patentschrift Nr. 2 699 766.