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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine fUr Brennkraftmaschinen bestimmte Brennstoffeinspritzpumpe mit selbsttätig erfolgender Regelung der Förderleistung, die ausser einem Hauptkolben, der mit der die Regelgrösse bildenden Geschwindigkeit angetrieben wird, einen Hilfskolben aufweist, der das eigentliche Regelglied bildet, und der bei seinem zugleich mit dem Hingang (Druckhub) des Hauptkolbens erfolgenden Hingang hydraulisch angetrieben wird, wogegen sein Rückhub durch eine beispielsweise von einer Feder erzeugte Rückstellkraft herbeigeführt wird, wobei der Hilfskolben bei seinem Rückhub die Flüssigkeit durch einen mit einer Drosselstelle versehenen und durch ein periodisch arbeitendes Absperrglied verschliessbaren Bremskanal hindurch fördert und dadurch gebremst wird.
Derartige Pumpen sind in der nicht vorveröffentlichten österr. Patentschrift Nr. 207621 beschrieben.
Bei den Pumpen nach diesem älteren Vorschlag hängt die Rückhubgeschwindigkeit des Hilfskolbens praktisch nur von der auf ihn wirkenden Rückstellkraft und von der auf einen bestimmten Wert eingestellten Drosselung ab. Solange die Einstellung dieser Drosselung nicht verändert wird, hat daher die Rückhubzeit T des Hilfskolbens einen festen, von der Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens der Pumpe unabhängigen Wert. Die Wirkung der Einstellung gemäss dem älteren Vorschlag hört dann auf, wenn die Zeit e des Druckhubes des Hauptkolbens der Pumpe (wobei e eine Funktion der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe ist) kleiner als die praktisch konstante, aber einstellbare RUckhubzeit T wird.
In diesem Augenblick bildet sich unter dem Hilfskolben ein Flüssigkeitsanschlag, der den Rückhubweg des Hilfskolbens verkürzt und umso wirksamer ist, je kleiner die Zeit e gegenüber der Zeit T wird.
Zur weiteren Verbesserung der Selbstregelung ist nun erfindungsgemäss eine Einspritzpumpe der eingangs erläuterten Art mit einer vorzugsweise ebenfalls hydraulisch arbeitenden Bremsvorrichtung ausgestattet, die auf das Absperrglied wenigstens während eines Teils des die Öffnung des Bremskanals herbeiführenden Rückhuues des Absperrgliedes wirkt, wobei vorzugsweise als Bremsvorrichtung in einem Kanal, durch den das Absperrglied bei seiner RUckhubbewegung Flüssigkeit hindurchfördert, eine zweckmässigerweise einstellbare Drosselvorrichtung zur Verlangsamung der Rückhubbewegung des Absperrgliedes angeordnet ist.
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Hingang des Hauptkolbens erfolgenden Hingang kann zweckmässig um eine zusätzliche Strecke Über die gerade die Schliessung des Bremskanals bewirkende Stellung hinaus verlängert sein, die unter BerUcksich-. tigung der auf den Schieber wirkenden Rückstellkraft der Feder und der Bremskraft der Drosselvorrichtung ab einer bestimmten Pumpengeschwindigkeit einen dauernden Verschluss des Bremskanals ergibt.
Zwischen dem Hauptzylinder und dem Zylinder des Absperrschiebers kann ein Verbindungskanal vorgesehen sein, der in zwei Parallelzweige gegabelt ist, wobei der eine Zweigkanal ein Rückschlagventil und der andere Kanal die einstellbare Drosselstelle enthält.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann im Absperrschieber ein Überströmkanal angeord-
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Hauptzylinder führenden Überströmkanal verbindet, wodurch der letzte Abschnitt des Rückhubes des Absperrschiebers schlagartig erfolgt.
Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- spielen erläutert werden. Hiebei zeigen die Fig. 1 - 5 und 7 - 11 schematisch in einem Axialschnitt
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ebensoviel verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemässen Einspritzpumpen. Die Fig. 6 veranschaulicht verschiedene einander zugeordnete Formen des Kanals des Schiebers und der von diesem gesteuerten Leitung.
Die in den Zeichnungen veranschaulichte Brennstoffeinspritzpumpe hat einen Zylinder 1, in welchem ein Hauptkolben 2 arbeitet, welcher auf beliebige Weise angetrieben wird, z. B. durch einen Nocken, welcher nur in Fig. 11, wo er mit 70 bezeichnet ist, dargestellt ist. Dieser Kolben steuert einen Schlitz 3, durch welchen die Speiseleitung 4 in den Zylinder 1 der Pumpe mündet. Diese Leitung 4 wird durch eine nicht dargestellte Förderpumpe gespeist, welche den Brennstoff einem Vorratsbehälter entnimmt.
Zur Herstellung einer selbsttätigen Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder genauer von einer bestimmten Geschwindigkeit an, derart, dass für den mit der betreffenden Pumpe versehenen Motor eine Höchstdrehzahl festgelegt wird, welche dieser nicht überschreiten kann, wird von wenigstens einem Teil des von dem Kolben 2 bei seinem Förderhub (Aufwärtshub) geförderten Brennstoffes und nach der Schliessung des Schlitzes 3 ein beweglicher Teil 5 gesteuert, welcher die Form eines Kolbens hat, der entgegen der Einwirkung einer Rückholfeder 6 in einem Zylinder 7 gleiten kann ;
der während des Ansaughubes (Abwärtshub) des Pumpenkolbens 2 erfolgende Rückhub des Hilfskolbens 5 wird mittels einer regelbaren Drosselstelle 8 gebremst, die in den Kanal 9 eingeschaltet ist, welchen der Brennstoff, der vorher die Verstellung des Hilfskolbens im Sinn des Hingangs bewirkt hatte, während des Rückhubes des Hilfskolbens 5 beim Verlassen des Zylinders 7 durchströmen muss. Infolge der so hergestellten regelbaren Stossdämpfung hängt die Rückhubgeschwindigkeit des Hilfskolbens 5 praktisch nur von der durch die Feder 6 ausgeübten Rtickholkraft und der Grösse der Drosselung 8 ab. Der Schlitz, durch welchen der Kanal 9 in die untere Kammer 7a des Zylinders 7 mündet, kann dauernd offen sein (Fig. 1 und 3 - 5) oder so liegen, dass der Hilfskolben 5 ihn in seiner untersten Stellung verschliesst (Fig. 2).
Das Innere des Zylinders 1 ist durch einen Kanal 10, der ein durch eine Feder lla belastetes Rückschlagventil 11 enthält, mit der unteren Kammer 7a des Zylinders 7 verbunden. Dieser Kanal gestattet die Überführung des von dem Kolben 2 während seines Aufwärtshubes geförderten Brennstoffes in die Kammer 7a. Diese letztere wird durch den die Drosselstelle 8 enthaltenden Kanal 9 entweder (Fig. l, 2 und 3) mit der über dem Hilfskolben 5 liegenden Kammer 7b des Zylinders 7, oder (Fig. 4) mit der sich im Zylinder 1 über dem Kolben 2 befindenden Kammer, oder (Fig. 5) mit einer Leitung 9a für den Rückfluss des Brennstoffes zu dem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden.
In dem ersteren Fall (Fig. 1, 2 und 3) ist ausserdem ein Absperrglied 12 vorgesehen, welches den Kanal 9 während des Aufwärtshubes des Kolbens 2 schliesst und ihn nur während des Abwärtshubes desselben öffnet.
Zur Steuerung des Absperrgliedes 12 in der oben angegebenen Weise kann dieses die Form eines in einem. Zylinder 19 gleitenden Schiebers erhalten, auf dessen Unterseite tiber einen Kanal 13 der in dem Zylinder 1 herrschende Druck und auf dessen Oberseite eine Rückholfeder 14 wirkt. Ausserdem enthält der Schieber einen Kanal 12a (Fig. 1 und 2), welcher so angeordnet ist, dass er in der Verlängerung des Kanals 9 liegt, wenn die Feder 14 den Schieber in seine auf Fig. 1 und 2 dargestellte unterste Stellung und gegen einen Anschlag 20 gedrückt hat. Der Kanal 12a kann natürlich durch eine auf dem Umfang des Schiebers 12 angebrachte Nut 12b (Fig. 3) ersetzt werden, deren Querschnitt so klein sein kann, dass die oben erwähnte Drosselstelle entsteht.
Wenn infolge des Aufwärtshubes des Kolbens 2 ein Überdruck innerhalb des Zylinders 1 auftritt, verschiebt er den Schieber 12 nach oben und bewirkt so die Schliessung des Kanals 9.
In den beiden andern Fällen (Fig. 4 und 5) wird ein mit einer Drosselstelle 28 versehener Kanal 27 zur Verbindung der Druckkammer des Zylinders 1 mit der Kammer 7b vorgesehen.
Bei allen diesen Ausführungsformen (Fig. 1 - 5) sind an den Zylinder 7 noch die Förderleitung 15,
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16verbunden ist, welche von der betreffenden Pumpe gespeist werden, sowie ein Auslasskanal 17 angeschlossen, welcher vom Hilfskolben 5 geöffnet wird, wenn dieser einen gewissen Aufwärtshub innerhalb des Zylinders 7 ausgeführt hat..
Schliesslich enthält der Zylinder 7 in der Nähe seines unteren Endes eine Schulter 18, gegen welche der Hilfskolben 5 durch die Feder 6 gedrückt wird, wenn es sich in seiner Ruhestellung befindet.
Bekanntlich arbeiten die oben beschriebenen Vorrichtungen so, dass der Nutzrückhub des Hilfskolbens unterhalb der Mündung des Auslasskanals 17 in den Zylinder 7 nach Massgabe der Zunahme der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe abnimmt, wodurch bei der Purrpe nach dem älteren Vorschlag die Selbstregelungswirkung erzielt wird.
Solange nämlich die Rückgangszeit T des Hilfskolbens 5 kleiner als die Zeit e des Abwärtshubes des
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Pumpenkolbens 2 oder höchstens gleich dieser ist (wobei e eine Funktion der Drehzahl des Motors ist, an welchem die betreffende Einspritzpumpe angebracht ist), kann der Hilfskolben 5 seinen gesamten Rückhub ausführen, welcher somit keine Veränderung erleidet.
Wenn jedoch die Drehzahl des Motors so weit zunimmt, dass e kleiner als T wird, wird der Hilfskolben 5 vor Beendigung des gesamten RUckhubes von neuem von dem durch den aufwärtsgehenden Kolben 2 geförderten Brennstoffstrahl getroffen, so dass dieser vorzeitig die Wiederaufwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 und somit eine VerkUrzung seines Hubes bewirkt, welche umso grösser ist, je grösser die Differenz T - e wird. Anders ausgedrückt, sobald e kleiner als T wird, bildet der von dem Kolben 2 geförderte Brennstoff eine Art Flüssigkeitsanschlag für den Hilfskolben 5, welcher hiedurch bei seinem Rückhub umso früher angehalten wird, je grösser die Geschwindigkeit des Kolbens der Pumpe und somit die Drehzahl des Motors selbst ist.
Diese Verkürzung des Hubes des Hilfskolbens 5 wird ausgenutzt, um eine Verringerung der von der Einspritzpumpe zu den zugeordneten Einspritzdüsen geförderten Brennstoffmenge herzustellen, wobei diese Verringerung ziemlich weit gehen kann, um den Motor zu verhindern, eine vorausbestimmte Grenzdrehzahl zu überschreiten.
Erfindungsgemäss wird nun die Wirksamkeit der so erzielten Regelwirkung dadurch beträchtlich verbessert, dass in dem Kanal 9, durch welchen die Flüssigkeit infolge der Bewegung des Hilfskolbens 5 während seines RUckhubes gedrückt wird, ein verengter, zyklisch veränderlicher Durchlass vorgesehen wird, dessen Querschnitt zeitlich während wenigstens eines wesentlichen Teiles der Dauer dieses Rückhubes zunimmt.
Dieser verengte Durchlass kann zwar mit der oben erwähnten Drosselstelle 8 kombiniert oder in Reihe mit dieser angeordnet werden, er darf jedoch nicht mit dieser zusammenfallen, da diese zwar beliebig regelbar ist, aber während eines Arbeitsspieles konstant bleibt, während sich der Querschnitt des verengten Durchlasses während eines jeden Arbeitsspieles verändert, indem er sich während des Hingangs des Hilfskolbens schliesst und während seines Rückhubes immer weiter öffnet.
Dieser verengte zyklisch veränderliche Durchlass wird zweckmässig mittels eines quer zu einem Teil des Kanals 9 gleitenden Schiebers 12 gebildet. Auf die Unterseite dieses Schiebers wirkt während des Arbeitshubes des Kolbens 2 der in dem Zylinder 1 herrschende Druck, und in entgegengesetzter Richtung wirkt auf den Schieber eine Rückholfeder 14. Der Schieber enthält einen Kanal 12a, der mit den beiden einander gegenüberliegenden Mündungen des Kanals 9 in den Zylinder 19 zusammenwirkt, in welchem der Schieber 12 gleitet.
Der Übergang der Flüssigkeit aus dem Zylinder 1 bis unterhalb des Schiebers 12 wird durch ein durch eine Feder 41 belastetes Rückschlagventil 42 ermöglicht, welches in einem den Zylinder 1 mit der Basis des Zylinders 19 verbindenden Kanal 43 vorgesehen ist, während ein Umgehungskanal 44, welcher mit einer verengten, zweckmässig durch eine Körnerschraube 22 regelbaren Öffnung 29 versehen ist, den Zylinder 1 mit einer zwischen dem Ventil 42 und dem Zylinder 19 liegenden Stelle des Kanals 43 verbindet.
Die Öffnungen des Schiebers 12 (Mündungen des Kanals 12a) bzw. des Zylinders 19 (Mündungen des Kanals 9) erhalten entsprechende Formen, derart, dass während der Abwärtsbewegung des Schiebers (welche durch die verengte regelbare Öffnung 29 gebremst wird) das Gesetz der Veränderung des Querschnitts des verengten, zyklisch veränderlichen Durchlasses eine solche Form hat, dass die für die Abwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 gewünschte Gesetzmässigkeit erhalten wird.
Hiefür können die Formen und die Abmessungen dieser Öffnungen bzw. unter den in Fig. 6 dargestellten ausgewählt werden, in welcher a, b, c und d vier mögliche Anordnungen zeigen.
Es kann ein Anschlag 21 vorgesehen werden, welcher so angeordnet ist, dass die Öffnung. des Kanals 9 beginnt, sobald der Schieber 12 diesen Anschlag verlässt.
In gewissen Fällen wird jedoch zweckmässig, wie in den Zeichnungen dargestellt, die Lage des die höchste Stellung des Schiebers 12 bestimmenden Anschlags 21 so gewählt, dass der Schieber 12 von seiner höchsten Stellung aus bis zu Beginn der Öffnung des Kanals 9 durch den Kanal 12a eine gewisse durch die Punkte m und n (Fig. 1) angegebene Strecke durchlaufen muss, welche vorzugsweise ein Vielfaches der Höhe des Kanals 9 oder, wenn dieser kreisförmig ist, des Durchmessers desselben und des Kanals 12a, dessen Querschnitt dem des Kanals 9 entspricht, ist.
Ferner werden die Kraft der Feder 14 und der Querschnitt der Drosselstelle 29 so gewählt, dass, sobald der Hauptkolben 2 der Pumpe mit einer über der höchsten zulässigen Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) liegenden Geschwindigkeit angetrieben wird, der Schieber 12 aus seiner höchsten Stellung nicht mehr so weit abwärtsgehen kann, dass er den Kanal 9 auch nur teilweise öffnet.
Die Pumpe arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise.
Es sei zunächst die Arbeitsweise der Vorrichtung für eine Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe betrachtet, welche erheblich unter der Höchstgeschwindigkeit liegt, und bei welcher die Zeit e des Rück-
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werden. Hiefür kann der Querschnitt der Drosselstelle 29, z. B. mittels einer Körnerschraube 22 (s. Fig. l,
4 und 5), eingestellt werden, oder es kann die Kraft der Feder 14 verändert werden, z. B. mittels eines
Gewindestöpsels 14a (Fig. 3), wobei dann die Drosselstelle 26 einen unveränderlichen Querschnitt haben kann.
Die Feinheit der Regelung hängt von dem Verhältnis zwischen dem Hub m-n des Schiebers 12 und dem zur vollständigen Öffnung des Kanals 9 erforderlichen Hub desselben ab, welch letzterer der Höhe des Kanals an der Stelle des Schiebers entspricht. Diese Feinheit ist umso besser, je grösser dieses Ver- hältnis ist. Es wird zweckmässig grösser als 3 gewählt. Zur Veränderung der Feinheit kann die Länge der
Strecke m-n dadurch geregelt werden, dass die axiale Lage des Anschlags 21 mit Hilfe von auf der Zeich- nung nicht dargestellten Einrichtungen verändert wird.
Der allmählichen Öffnung des Kanals 9 kann man jede gewünschte Gesetzmässigkeit geben, indem man den Querschnitten der einander entsprechenden Öffnungen des Kanals 9 und des Kanals 12a eine be- liebige geeignete runde, dreieckige, ovale usw. Form (s. Fig. 6) gibt. Es ist zu bemerken, dass es im allgemeinen wichtig ist, dass die allmähliche Öffnung des Kanals 9 durch den Schieber 12 nach einer
Gesetzmässigkeit (Abhängigkeit von dem Hub des Schiebers) verläuft, deren Ableitung noch positiv ist.
Falls wenigstens eine der miteinander zusammenwirkenden Öffnungen einen teilweise kreisförmigen
Querschnitt hat, bedeutet dies, dass die. grösste Öffnung des Kanals erreicht wird und dass der Schieber 12 seine Abwärtsbewegung beendet, wenn der erhaltene freie Querschnitt die Form eines Halbkreises hat (Fall der beiden halbkreisförmigen Öffnungen der Fig. 6a).
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist in dem Kanal 9 hinter den von dem Schieber 12 ge- steuerten einander entsprechenden Öffnungen eine Drosselstelle 8 vorgesehen, welche von der durch den
Schieber 12 bewirkten Drosselung verschieden und vorzugsweise mittels einer Körnerschraube 25 regelbar ist. Normalerweise muss der freie Querschnitt an der Stelle der Drosselstelle 8 wenigstens gleich dem grössten freien Querschnitt des Kanals 9 an der Stelle der miteinander zusammenwirkenden Öffnungen sein, damit das Gesetz der durch das Zusammenwirken dieser Öffnungen erzielten allmählichen Öffnung nicht verändert wird.
In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die allmähliche Öffnung des Kanals 9 am Ende der
Abwärtsbewegung des Schiebers 12 durch eine plötzliche Öffnung zu ersetzen und die zur Bremsung der
Abwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 erforderliche Drosselung nicht durch die miteinander zusammenwir- kenden Öffnungen vorzunehmen, sondern durch die Drosselstelle 8, welche dann erforderlich ist, und deren freier Querschnitt vorzugsweise mittels einer Körnerschraube 25a einstellbar ist. Eine derartige
Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser ist zur Erzielung einer plötzlichen Öffnung des Ka- nals 9 in dem Schieber 12 ein Kanal 23 vorgesehen, welcher mit einem Kanal 24 zusammenwirkt, wel- cher im Pumpenkörper vorgesehen ist und unmittelbar in den Zylinder 1 mündet.
Diese beiden Kanäle 23 und 24 sind so angeordnet, dass sie in einem gewünschten Zeitpunkt, z. B. etwas vor dem Zeitpunkt, in welchem der Schieber 12 den Kanal 9 zu öffnen beginnt, die Drosselstelle 26 kurzschliessen, deren Ver- zögerungswirkung hiedurch aufgehoben wird. Der Schieber 12 öffnet daher plötzlich den Kanal 9, indem er unverzögert auf seinen Anschlag 20 zurückfällt, nachdem er den ersten Teil seines Abwärtshubes mit der gewünschten Verzögerung durchlaufen hat. Es ist zu bemerken, dass in diesem Fall die Drosselstelle 26 unveränderlich ausgebildet sein kann (wie aus Fig. 2 zu ersehen), oder dass sie ein für allemal vor der
Inbetriebsetzung des Motors eingestellt werden kann.
Die Öffnung, durch welche der Kanal 23 in die Seitenwand des Schiebers 12 mündet, hat vorzugs- weise eine solche axiale Länge, dass sich dieser Kanal nicht nur vor dem Kanal 9 öffnet, sondern dass er auch während der ganzen übrigen Abwärtsbewegung des Schiebers 12 offen gehalten wird.
Der Abstand al-bi (Fig. 2) ist grösser als der Hub a-b des Schiebers 12, damit in der obersten Stellung des Schiebers 12 der Kanal 23 nicht mehr mit dem Kanal 9 in Verbindung treten kann.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist folgende :
Der die Selbstregelung bewirkende Hauptflüssigkeitsanschlag bildet sich unter dem Hauptkolben 5.
Die anfängliche Bremsung der Abwärtsbewegung des Schiebers 12 bewirkt hier nur eine Begrenzung der
Höchstgeschwindigkeit durch eine einzige Höchstgrenze. Diese Höchstgrenze verhindert den Motor, eine
Höchstdrehzahl zu überschreiten, jenseits welcher er Schaden erleiden könnte.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist die für die Überführung der Flüssigkeit aus der Kam- mer 7a in die Kammer 7b verfügbare Zeit umso kürzer, je grösser die "Feinheit" der Regelung ist, wie dies aus den obigen Ausführungen hervorgeht. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist jedoch die für die Überführung der Flüssigkeit aus der Kammer 7a in die Kammer 7b verfügbare Zeit erheblich länger. Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist daher insbesondere für Motore mit hoher Drehzahl oder mit einer
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grossen Zylinderzahl (sechs oder mehr) von Bedeutung, vorausgesetzt, dass nicht ein für alle Geschwindigkeiten wirksamer Regler erforderlich ist.
Die oben für selbstregelnde Pumpen, in welchen der Brennstoff durch den Hilfskolben 5 beim Rückhub desselben und den Einspritzdüsen gefördert wird (Fig. l, 2 und 3), beschriebene Arbeitsweise ist auch auf Pumpen der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Art anwendbar, bei welcher der durch den Hilfskolben geförderte Brennstoff entweder in den Zylinder der Pumpe (Fig. 4) oder in den Vorratsbehälter (Fig. 5) zurückkehrt.
Bei den obigen Ausführungen war angenommen, dass-der Durchlass 44 in den Zylinder 1 mündet. Der Druck hinter der Drosselstelle 29 ist daher veränderlich, da er von dem durch den Kolben 2 während seines Rückhubes erzeugten Vakuum abhängt, welches mit der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe veränderlich ist, was die Gefahr einer Störung der Arbeitsweise der auf den Schieber wirkenden Stossdämpfung mit sich bringt.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, kann man den Durchlass 44 durch einen Kanal 30 verlängern, welcher zu einer Kammer mit praktisch konstantem Druck führt, insbesondere dem oben erwähnten Vorratsbehälter, wie dies schematisch in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.
Das die Rückkehr des Schiebers 12 bremsende Arbeiten der mit der Drosselstelle 29 versehenen Dämpfereinrichtung wird hiedurch sicherer gemacht, da für eine gegebene Einstellung der Schraube 22 die Wirksamkeit der Bremsung nicht mehr von dem in dem Zylinder 1 herrschenden veränderlichen Vakuum abhängt.
Der Kanal 30 wird zweckmässig durch einen Schieber 31 gesteuert, welcher ihn während des Ansaugehubes des Kolbens 2 freigibt, aber während des Förderhubes verschliesst, um einen Störaustritt durch die Drosselstelle 29 zu verhindern, was die Gefahr einer Drucksenkung in dem Zylinder 1 und einer Störung der Einspritzung mit sich bringen würde. Hiefür arbeitet z. B. der Schieber 31 in einem Zylinder 32 und unterliegt auf einer seiner Seiten dem in dem Zylinder 1 herrschenden, durch einen Kanal 33 übertragenen Druck, wogegen auf die andere Seite des Schiebers 31 eine Feder 34 wirkt, welche ihn gegen einen Anschlag 35 drückt, wobei der den Schieber durchdringende Kanal 31a die Kontinuität des Kanals 30 aufrecht erhält, wenn der Schieber an dem Anschlag anliegt.
Der Hilfskolben 5 führt mit dem Kolben 2 eine Hin- und Herbewegung aus, wobei die Amplitude der Bewegung wenigstens in gewissen Betriebsbereichen in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit abnimmt. Der Hingang des Hilfskolbens 5 wird ausgenutzt, um den in die obere Kammer 7b des Zylinders eingeführten Brennstoff durch die Druckleitung 15 auszutreiben.
In den obigen Ausführungen waren zwei besondere Lösungen (Fig. 1 - 3 und Fig. 4 und 5) zur Speisung der Kammer 7b ins Auge gefasst worden, welche in den Fig. 7 bzw. 8 dargestellt sind.
Gemäss der ersten Lösung wird der Brennstoff von dem Hauptkolben 5 bei seinem Rückgang gefördert, wofür der Kanal 9 in die Kammer 7b mündet (Fig. 7). Bei der zweiten Lösung wird der Brennstoff durch den Kolben 2 gefördert, wofUr der Zylinder 1 mit der Kammer 7b durch einen mit einer Drosselstelle 28 versehenen Kanal 27 verbunden ist (Fig. 8), wogegen der Kanal 9 dann entweder zu dem Vorratsbehälter führt, wie in Fig. 8 angenommen, oder zu dem Zylinder 1.
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, muss die Steuerung des Schiebers 12 sein Anpressen gegen den Anschlag 21 zu Beginn der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 bewirken und diese Anpressung bis zum Beginn des Abwärtshubes des gleichen Kolbens aufrechterhalten. Diese Vorgänge sind nachstehend "Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12"genannt.
Gemäss den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Herstellung der Betriebsbereitschaft durch einen Teil der durch den Hauptkolben 2 der Pumpe unter Druck gesetzten Flüssigkeit, wodurch der Schieber den sehr hohen Drücken der Pumpe ausgesetzt wird.
Um den Schieber von derartigen. DrUcken zu entlasten, kann es zweckmässig sein, zur Herstellung der Betriebsbereitschaft auf den Schieber ein Druckmittel einwirken zu lassen, das nicht durch den Kolben 2 der Pumpe, sondern während des Aufwärtshubes dieses Kolbens 2 der Pumpe durch einen Hilfsteil unter Druck gesetzt wird, der z. B. durch den Kolben einer Hilfspumpe gebildet wird, welcher so angetrieben wird, dass er mit dem Kolben der Pumpe 2 in Phase ist, d. h. dass seine Totpunkte mit denen des Pumpenkolbens zusammenfallen ; es kann auch die Wirkung des Druckmittels auf den Schieber durch den Hauptkolben gesteuert werden.
Das für die Herstellung der Betriebsbereitschaft benutzte Druckmittel kann mit dem durch den Kolben 2 der Pumpe unter Druck gesetzten gleichartig sein, d. h. es kann durch den gleichen Brennstoff gebildet werden, oder es kann verschiedenartig sein, d. h. es kann eine von dem durch den Kolben der Pumpe unter Druck gesetzten Brennstoff verschiedene Flüssigkeit oder auch ein Gas sein. Dieses Druckmittel kann entweder durch Druck oder durch Unterdruck wirken.
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Die in Fig. 9 dargestellte Vorrichtung entspricht der ersten oben erwähnten Möglichkeit, d. h. gemäss dieser Figur wird die Wirkung des zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 dienenden Druckmittels durch einen Hilfskolben 45 hervorgerufen, welcher in einem Zylinder 46 arbeitet, in wel- chen das betreffende Druckmittel durch einen Kanal 47 eintritt, welcher in den Zylinder 46 durch eine Öffnung 48 mündet, welche unmittelbar über der Oberseite des Kolbens 45 liegt, wenn sich dieser in seiner untersten Stellung befindet. Wenn das den Zylinder 46 speisende Druckmittel durch den gleichen Brennstoff gebildet wird, wie der den Zylinder 1 speisende, kann die gleiche Zuftihrungspumpe gleichzeitig die Leitung 4 und den Kanal 47 speisen.
Der Zylinder 46 steht in der gleichen Weise wie der Zylinder 1 in Fig. 1 mit dem unteren Ende des Zylinders 19 in Verbindung. Ausserdem ist an dem Zylinder 46 eine Auslassleitung 50 vorgesehen, in welche ein Rückschlagventil 51 eingeschaltet ist, welches sich in Richtung vom Zylinder 46 nach aussen öffnet, wenn der Druck innerhalb des Zylinders 46 die eingestellte Kraft der Feder 52 übersteigt, welche das Ventil 51 auf seinem Sitz zu halten sucht.
Da die zum Zurückdrücken des Ventils 42 und zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 erforderliche Kraft verhältnismässig klein sein kann, z. B. zwischen 1/2 kg und 12 kg, wird die Feder 52 auf eine etwas grössere Kraft eingestellt, z. B. zwischen 2 und 20 kg.
Der Hilfskolben 45 wird auf beliebige Weise derart gesteuert, dass eine Übereinstimmung zwischen den unteren und oberen Totpunkten der beiden Kolben 2 und 45 entsteht. Bei Benutzung eines Nockens zur Steuerung des Kolbens 45 kann dieser Nocken der gleiche wie der den Kolben 2 steuernde sein, ohne dass dies jedoch unbedingt erforderlich ist.
Sobald der Kolben 45 bei seiner Aufwärtsbewegung die Öffnung 48 verschliesst, wird der Schieber 12 nach oben gegen den Anschlag 21 gedrückt und schliesst den Kanal 9. Hierauf öffnet sich das Rückschlagventil 51 und lässt den Überschuss des von dem Kolben 45 geförderten Druckmittels austreten, wobei jedoch in dem Zylinder 46 und unter dem Schieber 12 ein Druck aufrechterhalten wird, welcher hinreicht, um den Schieber während des ganzen Aufwärtshubes des Kolbens 45 gegen den Anschlag 21 gedrückt zu halten. In dem Augenblick, in welchem der Kolben 45 seinen Rückgang beginnt, wobei dieser Augenblick mit dem Beginn des Rückgangs des Kolbens 2 zusammenfällt, wird der Schieber 12 durch die Feder 14 in Richtung auf den Anschlag 20 zurückgedrückt und öffnet so allmählich den Kanal 9.
Gemäss einer nicht dargestellten andern Ausführungsform der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung kann zur Bildung der Kolben 2 und 45 ein einziger Stufenkolben benutzt werden.
Bei der in Fig. 10 dargestellten Pumpe kommt das die Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 bewirkende Druckmittel von einer Einrichtung, welche ein unter Druck stehendes nicht pulsierendes Mittel liefert und von dem Kolben 2 der Pumpe gesteuert wird. Die dieses Druckmittel liefernde Einrichtung kann die auch den Zylinder 1 der Pumpe speisende Zuführungspumpe selbst oder eine beliebige andere Pumpe, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine andere Pumpe geeigneter Bauart, sein. Die das Druckmittel liefernde Einrichtung kann auch durch eine Membranpumpe oder eine Kolbenpumpe gebildet werden, welche einen Druckspeicher speist, welcher eine nicht pulsierende Druckmittellieferung herstellt. Für die Lieferung des betreffenden Druckmittels kann auch eine durch die Schwerkraft erfolgende Speisung verwendet werden.
Bei Benutzung der Zuführungspumpe als Einrichtung zur Lieferung des Druckmittels zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 muss die Förderleistung derselben ausreichen, um gleichzeitig den Schieber betriebsbereit zu machen und die Kammer des Zylinders 1 zu füllen, wenn die Herstellung der Betriebsbereitschaft und die Füllung gleichzeitig erfolgen. Diese Bedingung hinsichtlich der Förderleistung braucht jedoch nicht erfüllt zu werden, wenn wie bei der in Fig. 10 dargestellten Pumpe die Öffnung 3 der Speiseleitung 4 vor der Schliessung des das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft zuführenden Kanals geschlossen wird.
Die Kanäle zur Zufuhr und Abfuhr des Druckmittels zur Herstellung der Betriebsbereitschaft und ihre Steuerung können natürlich auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Eine vorteilhafte Ausführungform ist in Fig. 10 dargestellt. Bei dieser wird das z. B. durch von der Zuführungspumpe geförderten Brennstoffmenge gebildete Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft durch einen Kanal 53 einer Öffnung 54 zugeführt, durch welche der Kanal 53 in den unteren Teil des Pumpenzylinders 1 mündet, in welchem der Kolben 2 arbeitet. Ein zweiter das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft unter den Schieber 12 führender Kanal 55 mündet ebenfalls in diesen unteren Teil des Zylinders 1 durch eine Öffnung 56, welche etwas höher als die Öffnung 54 liegt.
Ferner ist eine Nut 57 in der Seitenwand des Kolbens 2 vorgesehen, welche so liegt, dass sie die Kanäle 53 und 55 miteinander in Verbindung setzt, wenn sich der Pumpenkolben 2 in seiher in Fig. 10 dargestellten untersten Stellung befindet.
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Die Höhe der Nut 57 wird zweckmässig so gewählt, dass diese Verbindung bei der Aufwärtsbewegung (Förderhub) des Kolbens 2 kurz vor der Schliessung des Schlitzes S durch den gleichen Kolben unterbrochen wird. Infolge der Herstellung dieser Verbindung zwischen den Kanälen 53 und 55 bringt das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft den Schieber 12 in die Stellung, in welcher er gegen den Anschlag 21 gedrückt ist, d. h. in welcher er den Kanal 9 verschliesst.
Zur Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12 wird eine der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung entsprechend Vorrichtung vorgesehen. Ferner ist an den zwischen der Öffnung 56 und dem Ventil 42 liegenden Abschnitt des Kanals 55 ein Auslasskanal 64 angeschlossen, welcher in den Zylinder 1 mündet und mit einem Auslasskanal 65 über eine Nut 66 in Verbindung gesetzt wird, welche in der Seitenwand des Kolbens 2 an einer solchen Stelle angebracht ist, dass diese Verbindung in dem Augenblick hergestellt wird, in welchem der Kolben 2 seinen oberen Totpunkt in dem Zylinder 1 erreicht.
Wie bereits ausgeführt, wird der Schieber 12. in seine Stellung der Betriebsbereitschaft gebracht, wenn die Nut 57 des Kolbens 2 in der untersten Stellung desselben die Kanäle 53 und 55 miteinander in Verbindung setzt. Vor der Herstellung der Betriebsbereitschaft des. Schiebers 12 ist der Schieber 31 in die Stellung gekommen, in welcher er den Auslasskanal 44 schliesst, wobei die Feder 34 auf einen etwas kleineren Druck eingestellt ist als die Feder 14, so dass das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft nicht durch den Kanal 44 austreten konnte. Der Schieber 12 bleibt daher in seiner Stellung der Betriebsbereitschaft, solange der Schieber 31 den Kanal 44 schliesst.
In dem Augenblick, in welchem der Pumpenkolben 2 seinen oberen Totpunkt erreicht, entleert er den vor dem Ventil 42 liegenden Teil
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zurück, in welcher er den Auslasskanal 44 öffnet. Das zwischen dem Ventil 42 und dem Schieber 12 eingeschlossene Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft kann jetzt durch den Kanal 44 ausströmen. Dieses Ausströmen und somit der Rückgang des Kolbens 12 werden jedoch durch das Vorhandensein der Drosselstelle 29 im Kanal 44 gebremst.
Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten andern Ausführungsform wird das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 nicht durch den Kolben 2 der Pumpe gesteuert, son- dern durch ein von diesem getrenntes Steuerorgan, welches so angetrieben wird, dass seine Steuerwirkung auf dieses Druckmittel der entspricht, welche von dem Kolben in der oben beschriebenen Weise ausge- übt wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers durch den Druck der von dem Pumpenkolben geförderten Flüssigkeit. Die für die Betriebsbereitschaft des Schiebers benutzte Flüssigkeit vermindert somit den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, was in gewissen Fällen (z. B. bei kleinen sehr schnell laufenden Pumpen) einen Nachteil darstellen kann.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, kann es zweckmässig sein, die Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 durch mechanische Einrichtungen zu steuern, welche im Synchronismus mit dem Kolben 2 der Pumpe angetrieben werden. Dieser wird z. B. durch einen auf einer sich drehenden Welle 71 sitzenden Nocken 70 betätigt, gegen welchen er durch eine Feder 72 gedrückt wird.
Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform werden die mechanischen Einrichtungen durch einen Nocken 74 gebildet, welcher mit einer zu der Geschwindigkeit der Welle 71 proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird und auf die Basis des Schiebers 12 einwirkt, z. B. über eine mechanische Übertragung, welche z. B. durch einen unter der Einwirkung einer Rückholfeder 76 stehenden Stössel 75 gebildet wird. Der Nocken 74 kann entweder an der Welle 71 der Pumpe angebracht sein, wie dargestellt, oder an einer von dieser verschiedenen Welle, welche dann in der Nähe des Schiebers 12 angeordnet werden kann, so dass der Nocken 74 unmittelbar den Schieber 12 betätigen kann, d. h. ohne Zwischenschaltung einer mechanischen Übertragung.
Die Schulter 20 kann fortfallen, wenn der Nocken 74 die Aufgabe eines Anschlags für den Schieber 12 übernimmt, wobei dann der Stössel 75 mit dem Schieber starr verbunden sein kann.
Der Nocken 74 erhält ein solches Profil, dass der Schieber 12 den Kanal 9 vorzugsweise während der Öffnungsperiode des Schlitzes 3 durch den Kolben 2 verschliesst und ihn freigibt, nachdem er ihn während des ganzen Förderhubes des Kolbens verschlossen gehalten hat, wenn dieser etwa seinen oberen Totpunkt erreicht.
Hiefür werden zweckmässig zwei getrennte Nocken 70 und 74 benutzt, wobei das Profil des Nokkens 74 so ausgebildet ist, dass die Verstellung des Schiebers 12, welcher die Verschliessung des Kanals 9 bewirkt, schnell vor dem Ende der Ruheperiode des Kolbens 2 an seinem unteren Totpunkt erfolgt. Die Profile und die Winkelstellungen der Nocken 70 und 74 sind dann offenbar nicht identisch.
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Zur Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12 erhält dieser einen Kopf 77, welcher in einem Zy- linder 78 liegt, an welchen der die Drosselstelle 29 enthaltende Auslasskanal 30 sowie ein mit einer ge- eigneten Einrichtung zur Lieferung der Verzögerungsflüssigkeit verbundener Speisekanal 79 angeschlossen sind. Diese Einrichtung kann durch einen hochliegenden Behälter (aus welchem die Flüssigkeit durch ihr
Eigengewicht ausfliessen kann) oder durch eine Pumpe gebildet werden. Als Flüssigkeit wird zweckmässig der zu fördernde Brennstoff und als diese Flüssigkeit liefernde Einrichtung die Zuführungspumpe der An- lage benutzt, wobei dann der Kanal 30 zu dem Brennstoffbehälter (oder auch zu dem Zylinder 1) führt.
Zur Herstellung einer Strömung in nur einer Richtung in dem Kanal 79 ist in diesem ein Rückschlagven- til 80 vorgesehen, und/oder dieser Kanal mündet in den Zylinder 78 an einer solchen Stelle, dass er von dem Kopf 77 erst freigelegt wird, wenn sich der Schieber an seinem oberen Totpunkt befindet.
Die Pumpe gemäss Fig. 11 arbeitet folgendermassen :
Während des Förderhubes des Kolbens 2 ist der Kanal 9 geschlossen, und die von dem Kolben 2 ge- förderte Flüssigkeit verschiebt den Hilfskolben 5, welcher die in der Kammer 7b enthaltene Flüssigkeit durch die Leitung 15 fördert. Während des Rückganges des Kolbens 2 wird der Kanal 9 zunächst ver- schlossen, worauf er allmählich durch die Nut 12b des Schiebers 12 geöffnet wird, und der Brennstoff wird durch den Kanal 9 aus der Kammer 7a in die Kammer 7b übergeführt.
Wenn der durch die Drosselstelle 29 gebremste Schieber 12 an seinem Anschlag 20 ankommt, ist der
Kanal 9 vollständig offen.
Die Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12, welche die allmähliche Öffnung des Kanals 9 be- stimmt, wird folgendermassen erhalten. Wenn der Schieber in seiner obersten Stellung ankommt, legt sein Kopf 77 den Kanal 79 frei, so dass Verzögerungsflüssigkeit in den Zylinder 78 unter dem Kopf 77 eingelassen wird. Der durch die Feder 14 bestimmte Rückgang des Schiebers wird durch die Verzöge- rungsflüssigkeit gebremst, welche der Kopf 77 durch die Drosselstelle 29 des Kanals 30 hindurchdrücken muss.
Der Rest des Arbeitsspiels geht in der bereits beschriebenen Weise vor sich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit selbsttätig erfolgender Regelung der För- derleistung, welche ausser einem Hauptkolben, der mit der die Regelgrösse bildenden Geschwindigkeit angetrieben wird, einen Hilfskolben aufweist, der das eigentliche Regelglied bildet, und der bei seinem zugleich mit dem Hingang (Druckhub) des Hauptkolbens erfolgenden Hingang hydraulisch angetrieben wird, während sein Rückhub durch eine beispielsweise von einer Feder erzeugte Rückstellkraft herbeige- führt wird, wobei der Hilfskolben bei seinem Rückhub die Flüssigkeit durch einen mit einer Drosselstelle versehenen und durch ein periodisch arbeitendes Absperrglied verschliessbaren Bremskanal hindurch för- dert und dadurch gebremst wird,
gekennzeichnet durch eine vorzugsweise ebenfalls hydraulisch arbeitende
Bremsvorrichtung, welche auf das Absperrglied (12) wenigstens während eines Teils seines die Öffnung des Bremskanals herbeiftihrenden Rückhubes wirkt, wobei vorzugsweise als Bremsvorrichtung in einem Kanal (13 bzw. 30), durch den das Absperrglied (12) bei seiner Rückhubbewegung Flüssigkeit hindurchfördert, eine zweckmässigerweise einstellbare Drosselvorrichtung (29) zur Verlangsamung der Rückhubbewegung des Absperrgliedes angeordnet ist.