DE1751909A1 - Dosiereinrichtung fuer eine Brennstoffeinspritzpumpe - Google Patents

Description

C.A.V. LIMITED Ik. August 196t"

Warple Way, Acton
London / England

Dosiereinrichtung für eine Brennstoffeinspritzpumpe

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für eine von einer Verbrennungsmaschine synchron angetriebenem' Brennstoffeinspritzpumpe. ti

Eine Dosiereinrichtung dient dazu, den von einer Brennstoff-Förderpumpe an die Brennstoffeinspritzpumpe gelieferten Brennstoff zu dosieren, so daß der Maschine von der Brennstoffeinspritzpumpe bei jedem Kolbenhub eine ganz bestimmte Menge Brennstoff zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiereinrichtung in einfacher und zweckmäßi. ~r Form zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß g

zwischen der Ausgangsleitung einer Brennstoff-Förderpumpe und der Eingangsleitung der Brennstoffeinspritzpumpe ein Ventil mit einem durch axiaJe Verschiebung in Öffnungsstellung des Ventils bewegbaren Ventilkörper vorgesehen ist, der an einer in Öffnungsrichtung des Ventils wirkenden Federanordnung und an einer zentrifugalkraftbetätigten, von der Verbrennungsmaschine angetriebenen und in Schließstellung des Ventils wirkenden Vorrichtung gelagert ist, und daß das Ventil eine mit der Ausgangsleitung der Brennstoff-Förderpumpe über eine Drossel-

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öffnung verbundene Kammer aufweist, deren Verschluß gegen die Kraft der Federanordnung und der zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung abhebbar ist. In Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors erlaubt die zentrifugalkraftbetätigte Anordnung eine mehr oder weniger starke axiale Verschiebung des Ventilkörpers und damit eine mehr oder weniger große öffnung des Ventils. Auf einfache Weise läßt sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung also der Brennstoffdruck in der Kammer und damit auch die der Brennstoffeinspritzpumpe zugeführte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungsmaschine einstellen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Kammer als axiale Bohrung in dem Ventilkörper mit einer öffnung in einer Stirnseite des Ventilkörpers ausgeführt ist, gegen die in axialer Richtung der Verschluß durch die Federanordnung oder durch die zentrifugalkraftbetätigte Vorrichtung gedrückt wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß für die Einstellung der Vorspannung der Federanordnung eine von Hsnd betätigbare Einrichtung vorgesehen ist.

In einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die axiale Verschiebbarkeit des Ventilkörpers aufgrund erhöhter Vorspannung der Federanordnung begrenzt

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Ventilkörpers die axiale Bohrung über einen am Umfang des Ventilkörpers vorgesehenen Kanal mit einer Abeehflußleitung verbindbar ist, die vor einer öffnung eine Abzweigung hat. Der Brennstoffdruck in deser Abzweigung ist sowohl

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von der Drehzahl der Maschine als auch von der Belastung abhängig.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einseinen zeigen

Fig. 1 eine Dosiereinrichtung, die in eine Brennstoffversorgungsanlage eingebaut ist, in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine Dosiereinrichtung in einer zu Fig. 1 anderen Ausführungsform.

Eine in Fig. 1 dargestellte BrennstoffVersorgungsanlage besitzt einen Körper, in dem ein in sieben Teile unterteilter zylindrischer Verteilerteil Io drehbar gelagert iot. Der Verteilerteil wird synchron mit der mit Brennstoff zu versorgenden Verbrennungsmaschine angetrieben. An einer Stelle des Verteilerteils ist eine transversale Bohrung 11 vorgesehen, in der ein Paar bewegliche Pumpenkolben 12 eingesetzt sind. An dieser Stelle ist der Verteilerteil Io von einem kreisförmigen Nockenring Ij? umgeben, dessen Nocken an der inneren Peripherie des Nockenringes Ij? laufen. Die Kolben weisen an ihrer dem Nockenring zugewandten Seite Rollen auf, die beim Laufen über die Nocken die Pumpenkolben nach innen bewegen und dabei den Brennstoff, der in der transversalen Bohrung 1 1 enthalten ist, herausdrücken.

Die transversale Bohrung 11 steht mit einem in dem Verteilerteil Io verlaufenden Kanal Io in Verbindung. An einem Punkt ist dieser Kanal 16 mit einer nach außen gerichteten Versorgungsleitung 14 verbunden, die derart angeordnet ist, daß sie bei Drehung des Verteilerteiles abwechselnd mit mehreren Auslaßöffnungen 15 verbunden wird,

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die in dem Körper der BrennstoffVersorgungsanlage vorgesehen sind. Die Auslaßöffnungen I5 sind mit den entsprechenden Einspritzdüsen der Verbrennungsmaschine verbunden.

Der Kanal l6 steht über;ein Prüfventil 17 mit dem KaneI in Verbindung, der über ein Drehventil 2o mit dem einen Ende eines einen verschiebbaren Ventilkegel 19 enthaltenden Zylinders verbindbar ist. Das erwähnte Ende dieses Zylinders kann mittels eines Drehventils 22 in Verbindung mit einer Eingangsleitung 21 der Brennstoffeinspritzpumpe gebracht werden.

Das andere Ende des Zylinders, der den Ventilkegel 19 enthält, kann mittels eines weiteren Drehventils 25 mit einer unter hohem Druck stehenden Brennstoffversorgungsquelle oder mittels eines Drehventils 24 mit einer unter niedrigem Druck stehenden Brennstoffversorgungsquelle verbunden werden. Die Drehyentile 2o, 22, 2j5 und 24 sind in oder auf dem Verteilerteil angeordnet und werden synchron mit der Maschine angetrieben. Außerdem ist an dem Verteilerteil 12 eine als FlügeIradpumpe ausgebildete Brennstoffversorgungspumpe 25 vorgesehen, die eine Einlaßöffnung 26 und eine Auslaßöffnung 25 hat. Die Einlaßöffnung 26 ist über ein Paar Filter 28, 29 mit einem Brennstoffvorratsbehälter 27a verbunden. Eine Pumpe 30 fördert den Brennstoff von dem Brennstoffvorratsbehälter 27a zu der Versorgungspumpe 25. Der Druck an der AueLaßöffnung 27 der Versorgungspumpe 25 wird von einem Rückflußventil 51 kontrolliert, über das Brennstoff zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe überströmen kann.

Die Auslaßöffnung 27 der Versorgungspumpe 25 ist mit der Eingangsleitung 21 über ein im Normalzustand offenes Ventil j52 und ein Dosierventil .3.3, verbunden, das im einzelnen noch später beschrieben werden wird. Außerdem kann die Auslaßöffnung 27 der Versorgungspumpe 25 mit

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dem oben erwähnten anderen Ende des den Ventilkegel 19 enthaltenden Zylinders über eine Leitung j4 und das Drehventil 23 in Verbindung gebracht werden.

Die Wirkungsweise der Brennstoffversorgungsleitung wird, so weit sie bisher beschrieben ist, im folgenden erläutert.

In der in Pig. I dargestellten Betriebsstellung strömt Brennstoff von der Auslaßöffnung der Versorgungspumpe über das Ventil 23 zu dem anderen Ende des erwähnten Zylinders und der Ventilkegel 19 wird dadurch gegen das eine Ende des Zylinders gedruckt. Dadurch wird Brennstoff aus diesem Ende des Z/linders herausgedrückt und über das Drehventil 2o und das Prüfventil 17 in den Kanal 16 und insbesondere in die Bohrung 11 gefördert. Dabei werden die Kolben 12 nach außen um einen Betrag bewegt, der von der Brennstoffmenge abhängt, die der Ventilkegel 19 aus dem Zylinder herausdrückt.

Während ständiger Drehung des Verteilerteils Io kommt die Versorgungsleitung 14 in eine korrespondierende Stellung mit der Auslaßöffnung 15. Während dieser korrespondierenden Stellung werden die Kolben 12 nach innen gedrückt und Brennstoff aus der Bohrung 11 in die zugehörigen Zylinder der Verbrennungsmaschine gefördert. Während dieser Zeit werden ebenfalls die Drehventile 2o und 23 geschlossen und die Drehventile 22 und 24 geöffnet, so daß nun Brennstoff zu dem einen Ende des den Ventilkegel 19 enthaltenden Zylinders strömen kann. Dabei wird der Ventilkegel 19 gegen das andere Ende des Zylinders bewegt. Die Brennstoffmenge, die dem Zylinder zugeführt wird, wird durch das Dosierventil 33 kontrolliert. Auf diese Weise wird die der Verbrennungsmaschine bei jedem Einspritzhub zugeführte Brennstoffmenge dosiert.

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Während ständiger Drehung des Verteilerteils wiederholt sich der oben beschriebene Ablauf und Brennstoff wird abwechselnd zu den einzelnen Zylindern der Verbrennungsraaschine gefördert.

Die maximale Brennstoffmenge, die bei jedem Einspritzhub der Waschine zugeführt werden kann, wird durch den Ventilkegel 19 bestimmt. Die maximale Brennstoffmenge, die einer Maschine zugeführt werden kann, ohne daß aus dem Auspuff Rauch austritt, ändert sich mit der Drehzahl der Maschine. Daher muß in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Maschine die maximale Auslenkung des Ventilkegels 19 veränderlich ausgeführt sein. Zu diesem Zweck ist der Ventilkegel 19 mit einer Verlängerung versehen, die an einer Nocke 3^^aeines federbelasteten Kolbens 35 anliegt. Der Kolben 35 ist gegen die Kraft seiner Feder durch Brennstoff bewegbar, der unter Druck über eine Leitung 36 dem einen Ende des den Kolben 35 enthaltenden Zylinders zugeführt wird. Der Druck dieses dem Zylinder zugeführten Brennstoffes hängt von der Drehzahl der Maschine ab. Wie der Brennstoff im einzelnen dem Kolben zugeführt wird, wird später noch erläutert werden. Da die axiale Verschiebung des Kolbens 35 ^von der Drehzahl abhängt, hängt infolgedessen auch die maximal mögliche Auslenkung des Ventilkegels von der Drehzahl der Maschine ab.

Ferner ist ein Hilfskolben 39 vorgesehen, der mit dem Nockenring I3 über einen Stift gekuppelt ist. Der Hilfskolben 39 ist mit einer Bohrung versehen, in der ein federbelastetes Hilfsventil 38 angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird der Zufluß oder Abfluß des unter Druck stehenden Brennstoffes von einem Ende des den Kolben enthaltenden Zylinders kontrolliert. Der unter Druck stehende Brennstoff wird von der Auslaßöffnung 27 der Ver-

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sorgungspumpe 25 gefördert. Das Hilfsventil 36 wird mit dem gleichen Brennstoffdruck beaufschlagt wie der Kuben 35. Wenn der Brennstoffdruck ansteigt, wird das Hilfsventil 36 gegen die Kraft seiner Feder nach links gedrückt. Der Hilfskolben folgt dieser Bewegung und dreht dabei den Nockenring Ij?, so daß dadurch die Zeitfolge der Brennstoffeinspritzung verändert wird.

Das Dosierventil 33 besitzt eine Hülse 4o, die fest in dem Körper der Brennstoffversorgungsanlage angeordnet ist. In dieser Hülse ist ein axial verschiebbarer stangen-

förmiger Ventilkörper 41 angeordnet, der an einem Ende ^

mit einem Kopf 42 versehen ist. Gegen diesen Kopf 42 sind die Spitzen von zwei Steuergewichten 43 einer zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung gelagert. Die Gewichte 43 sind in einem Käfig 45 angeordnet, der über ein nicht dargestelltes Getriebe mit dem Verteilerteil Io gekuppelt ist, so daß die Drehzahl dieser Gewichte direkt proprotional zu der Drehzahl der Brennstoffversorgungsanlage und damit auch der Verbrennungsmaschine ist.

Innerhalb des Ventilkörpers 4l ist eine axial verlaufende, als 3ohrung ausgeführte Kammer 46 vorgesehen. Die Kammer 46 ist an dem den Gewichten 43 gegenüberliegende Ende offen. Die Kammer 46 steht über eine radiale Bohrung mit ä

einer auf dem Umfang des Ventilkörpers 4l vorgesehenen Ringnut 47 in Verbindung. Diese Ringnut 47 steht mit der Leitung 36 in Verbindung. Die Kammer 46 ist ferner über eine Drosselöffnung 49 mit einer weiteren an der Außenseite des Ventilkörpers 4l vorgesehenen Ringnut 46 verbunden. Die Ringnut 48 ist mit der Auslaßöffnung 27 der Versorgungspumpe 25 verbunden. Ferner ist diese Ringnut 48 mit einer öffnung 50, die zu der Eingangsleitung 21 führt, in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Ventilkörpers 41 verbindbar.

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Die Kammer 46 hat an ihrem offenen Ende eine Überströmöffnung 51, die mittels eines Verschlusses 52 geschlossen werden kann. Der Verschluß 52 wird in Schließstellung gegen die Öffnung der Kammer 46 durch eine Federanordnung 53* 54 gedrückt. Diese aus zwei Federn bestehende Federanordnung 53* 5^ ist teilweise in einem hohlen und verschiebbar angeordneten gehäuseartigen Anschlag 55 eingeschlossen, dessen Stellung mittels einer von Hand betätigbaren nockenartigen Vorrichtung 57 einstellbar ist. Zwischen den beiden Federn 53* 54 ist ein Anschlag 57 vorgesehen, der die Zusammendrückung der relativ schwachen Feder 54 begrenzt.

Die axiale Stellung des Ventilkörpers 41 und demnach auch der öffnungsyrad zwischen der Ringnut 46 und der öffnung 50 werden bestimmt durch die Kräfte, die an einem Ende durch die Gewichte der zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung und am anderen Ende durch die Feder oder die Federn aufgebracht werden. Für eine gleichmäßige Drehzahl sind diese Kräfte ausbalanciert. Sollte aber die Drehzahl sich ändern, dann wird der Ventilkörper axial verschoben, so daß der Öffnungsgrad zwischen der Ringnut 48 und der Öffnung 50 vergrößert oder verkleinert wird. Das hat zur Folge, daß die der Maschine zugeführte Brennk stoffmenge in entsprechender Weise vergrößert oder verkleinert wird. Auf diese Weise arbeiten die Gewichte 43 der zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung und die Federn 53* 54 zusammen mit dem Ventilkörper 41, der Ringnut 43 und der Öffnung 50 als mechanische Steuerung. Durch Verändern der Federkraft kann eine Bedienungs-' person an der von Hand betätigbaren Vorrichtung 56 die Geschwindigkeit der Maschine steuern.

Der in der Kammer 46 zwischen dem Ventilkörper 41 und dem Verschluß 52 herrschende Brennstoffdruck ist be-

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strebt, die beiden Teile voneinander abzuheben. Die Richtung der Kraft ist der Kraft entgegengerichtet, die über den Ventilkörper übertragen wird, d.h. entgegen der Kraft der Gewichte 43, 44 und der Federn 53* 54. Wenn der Ver-" schluß 52 von dem Ventilkörper 41 abgehoben wird, strömt aus der Krmrner 46 Brennstoff aus, so daß infolge der Drosselöffnung 49 der Druck in der Kammer 46 so weit abfällt, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Mit der Drehzahlveränderung steigt oder fällt der Druck drehzahlabhängig. Da die von den Gewichten 43, 44 der zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung aufgebrachte Kraft von dem Quadrat der Drehzahl abhängt, hängt auch der Brennstoff druck in der Kammer 46 von dem Quadrat der Drehzahl ab.

Die schwache Feder 54 ist nur im Leerlauf der Verbrennungsmaschine wirksam, um die Steuerung empfindlicher zu machen. Der Anschlag 55 ist so ausgeführt, daß selbst bei vollkommener Zusammenpressung der Federn 53* 54 der Verschluß 52 nicht an dem Ende der Hülse 4o zur Anlage kommt. Während die Bewegung des Anschlages 55 bis zur vollkommenen Zusammenpressung der Federn 53* 54 ausreicht sicherzustellen, daß die rnaxi«male Brennstoffmenge der Maschine zugeführt wird, reicht sie nicht aus, eine bemerkenswerte Veränderung in dem in der Kammer 46 herrschenden Brennstoffdruck zu verursachen.

In Fig. 2 ist der Verschluß 52 durch ein Ventil 52a ersetzt, das am anderen Ende des Ventilkörpers 4la angeordnet ist. Die Wirkungsweise der Dosiereinrichtung ist gleich der Wirkungsweise der oben beschriebenen Dosiereinrichtung. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine dritte Ringnut 6o vorgesehen, die mit der Kammer 46a verbunden ist. In Abhängigkeit von der axialen Verstellung

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des Ventilkörpers 4l a, kann diese Nut 60 mit einer Abflußleitung 6l verbunden werden, die mit einem Auslauf über eine öffnung 62 verbunden ist. Von einem Punkt zwischen der öffnung 62 und der Abflußleitung 61 geht eine Abzweigung aus, die zu einer Zylinderkolbeneinheit führt, die z.B. ein Kolben 39 für die Zeitverstellung sein kann. Der an diesem Punkt herrschende Druck ist neben seiner Abhängigkeit von der Drehzahl auch von der Belastung der Maschine abhängig, da er sich mit der Stellung des Dosierventils verändert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 drücken die Federn 53a, 54a über ein Zwischenstück 65 gegen den Ventilkörper 4la. Dieses Zwischenstück 65 ist so geformt, daß es zusammen mit der Hülse irgendeine bemerkenswerte Veränderung' im Brennstoffdruck in der Kammer 56 verhindert, wenn die Federn 43a und 5^2- voll zusammengepreßt sind.

Patentansprüche:

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Claims (5)

— 11 — Patentansprüche:

1. Dosiereinrichtung für eine von einer Verbrennungsmaschine synchron angetriebene Brennstoffeinspritzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auslassleitung (27*27a) einer Brennstofförderpumpe (25) und der Eingangsleitung (21,21a) der Brennstoffeinspritzpumpe (H-2o,22) ein Ventil (33) mit einem durch axiale Verschiebung in Öffnungsstellung des Ventils (33) bewegoaren Ventilkörper (4l,4la) vorgesehen ist, der an einer in Öffnungsrichtung des V ntils (33) wirkenden Federanordnung (53*54,53a,54a) und an einer zentrifugalkraftbetätigten, von der Verbrennungsmaschine angetriebenen, in Schließstellung des Ventils (33) wirkenden Vorrichtung (43-45*44a) gelagert M ist, und daß das Ventil (33) eine mit der Ausgangslei-Gung (27*27a) der Brennstofförderpumpe (25) über eine Drosselöffnung (49*49a) verbundene Kammer (46,46a) aufweist, deren Verschluß (51,52,52a) _faegen die Kraft der Federanordnung (53*54,53a,54a) und der zentrifugalkraftbetätigten Vorrichtung (43-45,44a) abhebbar ist.

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (46,46a) als axiale Bohrung in dem Vemsilkörper (4l,4la) "mit einer öffnung in einer Stirnseite des Ventilkörpers (4l,4la) ausgeführt ist, gegen die in axialer Richtung der Verschluß (51*52,52a) durch die Federanordnung (53*54,53^a,54a) oder die zentrifugalkraft- % betätigte Vorrichtung (43-45*44a) gedrückt wird.

3. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der Vorspannung der Federanordnung (53-55) eine von Hand betätigbare Vorrichtung (56) vorgesehen ist.

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4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebbarkeit des Ventilkörpers (4l) aufgrund erhöhter Vorspannung der Federanordnung (53 begrenzt ist.

5. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Ventilkörpers (4la) die axiale Bohrung (46a) über einen am Umfang des Ventilkörpers vorgesehenen Kanel (6o) mit einer Abflußleitung (6l) verbindbar ist, die vor einer öffnung (62) eine Abzweigung hat.

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