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Einspritzpumpe mit einem rotierenden Verteiler, insbesondere für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe mit einem rotierenden Verteiler, insbesondere für Brennkraftmaschinen.
Einzylindrige Kraftstoffeinspritzpumpell mit einem Verteiler zur Versorgung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, bei denen der Antrieb durch gegenläufige Kolben, die eine Fördereinheit bilden und durch einen ortsfesten Nockenring mit Innennocken erfolgt, sind bekannt. Desgleichen sind Pumpen bekannt, bei denen ein beweglicher (drehbarer) Nockenring mit Innennocken Verwendung findet, oder Pumpen, bei denen ein ortsfester Nockenring mit Innennocken, Radialbewegungen eines einzigen, sich gemeinsam mit einem Verteiler in einer zur Achse der Einspritzpumpe und des Noekenringes senkrecht stehenden Ebene bewegenden Kolbens bewirkt.
Bei den vorerwähnten bekannten Einspritzpumpen erfolgt die Regelung der zu den einzelnen Motorzylindern geförderten Kraftstoffmenge vorwiegend entweder durch Drosselung des Durchflussquerschnittes
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Überleiten eines Teiles des zur Förderung vorgesehenen Kraftstoffes, in den Raum ausserhalb des Förderteiles der Pumpe. Im ersten Falle erfolgt deshalb die Regelung durch Änderung der Füllung der Pumpenfördereinheit. Diese einfachen Regelungsarren weisen jedoch gewisse Mängel auf.
Die Regelung durch Drosselung des Durchflussquerschnittes des Füllungskanal der Fördereinheit wirkt sich dadurch aus, dass der Verlauf der Kennlinien der Fördermenge in Abhängigkeit von der Drehzahl bei verschiedenen feststehenden Stellungen des Regelorganes (Drosselventil) eine weit abweichende Neigung aufweisen. Derartige Pumpen lassen sich daher auch nicht vorteilhaft so an einen Motor anpassen, dass die Charakteristik der Fördermengen einen analogen Verlauf aufweist, wie die des volumetrischen Wirkungsgrades des Motors. Ausserdem wird die Ausspritzung bei diesen Pumpen unter verschiedenen Arbeitsbedingungen ungleichmässig, was durch die Entwicklung von Kraftstoffdämpfen innerhalb der Fördereinheit der Pumpe während der Füllung und durch Kondensation dieser Dämpfe bei der Förderung hervorgerufen wird.
Diese Vorgänge, insbesondere bei geringerer Füllung der Fördereinheit, verlaufen nicht bei jeder Förderung gleichmässig und haben sowohl hinsichtlich der Form als auch in bezug auf die Zeit eine Ungleichmässigkeit der Einspritzung zur Folge.
Die Regelung durch Überströmen eines Teiles des zu fördernden Kraftstoffes bringt dengleichenNach- teil mit sich und ausserdem ist es üblich, bei bekannten Ausführungen derartiger Regelungssysteme den Kraftstoff-Hochdruckraum vom Raum mit atmosphärischem Druck oder einem niedrigen Druck durch einen bloss einige Zehntelmillimeter breiten geläppten Steg zu trennen. Bereits ein geringfügiger Verschleiss der Steuerkanten beeinträchtigt jedoch die Funktionseigenschaften der Pumpe ganz wesentlich.
Es wurde vorgeschlagen, die genannten Nachteile dadurch zu vermeiden, dass zu den an sich bekannten Einspritzpumpen mit gegenläufigen Kolben und rotierenden Zylinderverteilern, eine an sich bekannte, vorteilhafte Mengenregelung des eingespritzten Kraftstoffes durch Änderung des Kolbenhubes hinzutritt.
Nach einem dieser Vorschläge wurde z. B. die Pumpe mit einem Kolbenschieberverteiler versehen, dessen bewegliches Steuerglied mit seiner Achse in der Ebene der Pumpenkolben oder in einer zu dieser Ebene parallelen Ebene liegt und gleichfalls von einem Ringnockenkörper derart gesteuert ist, dass es die
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jeweilige Verbindung zu den einzelnen Zylindern in an sich bekannter Weise stets mit ihrem vollen Querschnitt geöffnet hat und in seiner Steuerbewegung zum Stillstand gekommen ist, bevor durch die Verbindung eine Kraftstofförderung erfolgt. Dabei wird das Steuerglied erst dann weiterbewegt, wenn die Kraft- stofförderung beendet ist.
Aber auch diese Einspritzpumpen konnten nicht voll befriedigen. Da die vielen, zur Weiterbeförderung des Kraftstoffes aus dem Druckraum erforderlichen Einzelteile gegenseitig vollkommen abgedichtet
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kleineren Umdrehungszahlen der Einspritzpumpe auf Grund von Kraftstoffverlusten zu Leistungsminderun- gen. Dazu kommt, dass derartige Einspritzpumpen in ihrem Aufbau sehr kompliziert sind und ihre Herstellung mit verhältnismässig hohen Kosten verbunden ist.
Ziel der Erfindung ist daher die Beseitigung der aufgezeigten Mängel bei einer Einspritzpumpe mit einem rotierenden Verteiler, bei der in einer Bohrung quer zur Antriebswelle beweglich gelagerte, bei Drehung des Verteilers durch einen feststehenden, konzentrischen Nockenring mit Innennocken antreibbare Kolben vorgesehen sind.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass der Hub der Kolben regelbar ist. wobei zwischen jedem Kolben und dem Nockenring radial zur Antriebswelle verschiebbare Stössel angeordnet sind, die senkrecht auf ihre Bewegungsrichtung Bohrungen aufweisen, die von verstellbaren Bolzen, die den Auswänshub der Kolben und der Stössel begrenzen, durchsetzt sind.
Nach Melkmalen der Erfindung ist jeder Bolzen zwischen den Gabeln eines an einem Tragteil der Antriebswelle gelagerten und mit derselben umlaufenden Gabelhebel gehalten, an dem anderseits mittel-oder unmittelbar die Fliehgewichte eines Fliehkraftreglers angreifen. Die Fliehgewichte können am gleichen Tragteil ausschwenkbar gelagert und der Rilckstellkraft einer um die Antriebswelle herum angeordneten Reglerfeder ausgesetzt sein, deren Vorspannung von einem äusseren Betätigungshebel der Pumpe her einstellbar ist. Zwischen dem einen Federteller der Reglerfeder undder dortigen Abstützstelle der Fliehgewichte kann eine elastische, der Korrektur der Fördercharakteristik der Pumpe dienende Zwischenscheibe eingefügt sein.
Die Fliehgewichte können aber auch auf je einem radialen Zapfen der Antriebswelle jeweils gegen die Kraft einer dortigen Reglerfeder verschiebbar gelagert sein, wogegen es sich emp- fiehlt, die zur Lagerung der Gabelhebel dienenden Lagerbolzen als Exzenter auszubilden, die von einem äusseren Bedienungshebel der Pumpe her, vorzugsweise über eine auf der Antriebswelle gelagerte längsverschiebbare Hülse schwenkbar und einstellbar sind.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigt Fig. l einen Längsschnitt durch eine Vierzylinderpumpe mit mechanischem Leistungsregler, wobei einige Innenteile in Hauptansicht eingezeichnet sind ; Fig. 2 einen
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l ;wichte nicht eingezeichnet sind ; Fig. 4 einen Teillängsschnitt einer andern Ausbildungsform der Pumpe mit einem Begrenzungsregler, wobei einige Teile in Ansicht dargestellt sind, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 ein Detail des Betätigungsmechanismus der Pumpe mit Begrenzungsregler.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die Pumpe im wesentlichen aus zwei Baugruppen. Im unteren Teil des Pumpengehäuses 2 ist ein Regelmechanismus und im oberen Teil des Pumpengehäuses 1 ein Förjer- und Verteilermechanismus untergebracht. Die Wirkungsweise der Pumpe ist folgende : Der Kraftstoff gelangt (in Pfeilrichtung) ir den Kopf einer Flügelförderpumpe 3 und von hier strömt er durch eine Öffnung 4 in den Saugteil der Flllgelförderpumpe 3 ein.
Mittels der Förderpumpe 3 wird der Kraftstoff durch eine im Verteilerzylinder 6 vorgesehene kanalförmige Öffnung 5 zum beweglichen Teil eines Verteilers 10 weiterbefördert. Bei Bewegungen des Verteilers 10 wird periodisch zwischen einem jeden der Radialkanäle 7 des Verteilers 10 und dem Kanal 5 einmal während einer Umdrehung des Verteilers die Verbindung hergestellt, so dass auf diese Weise, bei einer Verteilerumdrehung, viermalige Füllung eines zwischen den gegenläufigen Kolben 9 liegenden Arbeitsraumes 8 möglich wird. Beim Umlauf des Verteilers 10 werden die Kolben in die Förderbewegung gebracht, d. h. eine Bewegung in der zur Pumpenachse lotrecht stehenden Ebene.
Diese Bewegung wird durch Nocken eines im Pumpengehäuse ortsfest ge- lagerten Nockenringes 11 hervorgerufen und durch Vermittlung von Rollern 12 und Stösseln 13 wird sie auf den Kolben 9 übertragen. Der Kraftstoff wird aus dem Arbeitsraum 8 durch einen Axialkanal 14 des Verteilers und einen Verteilerkanal 15 zu einer der zu den Einspritzdüsen fahrenden Öffnungen (in Pfeilrichtung) herausgedrückt. Auf diese Weise arbeitet die Pumpe sowohl bei Vollförderung als auch Teilförderung.
Der Regelmechanismus ist im unteren Teil des Pumpengehäuses 2 untergebracht. Die Verringerung
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der zum Motor beförderten Kraftstoffmenge erfolgt durch Hubbegrenzung der Kolben 9 mit Hilfe von Bolzen 16. Hiebei bleibt der innere Kolbentotpunkt unverändert und durch Verschieben der Bolzen 16 erfolgt eine Veränderung des Förderbeginnes, der beim Anschlag der Roller 12 auf den Nocken des Nockenringes 11 eintritt.
Jeder der Bolzen 16, die in der zur Pumpenachse lotrecht stehenden Ebene liegen, durchdringt eine im Stössel vorhandene Ausnehmung 17 und den unteren Teil des Verteilers 39. Diese Ausnehmung ist so gross, dass sie vollen Hub der Stössel ermöglicht, der durch den Pumpennocken gegeben ist. Die Verschiebung der Bolzen 16 erfolgt bei Pumpen mit Leistungsregler mittels Gabeln 18 mit einem Gleitstein 19.
Die Gabeln sind drehbar um Zapfen 20 gelagert und sind fest verbunden oder bilden ein Ganzes mit Reglergewichten 21. Die Gabel 18 bildet zugleich einen Doppelarmhebel, dessen eines Ende die Regelbolzen 16 verschiebt und dessen anderes Ende sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, am Teller 22 einer Reglerfeder 23 abstützt. Zwischen dem Teller dieser Reglerfeder 23 und der Gabel 18 kann ein elastisches Glied 23'eingelegt werden, das zur Korrektur der Fördercharakteristik der Pumpe dient.
Die Vorspannung der Reglerfedern 23 kann geändert werden, wodurch ein gewisser Betriebsdrehzahlbereich mit Hilfe eines Betätigungsmechanismus, der aus einer Federstutze 24, einem Bügel 25, einem Zapfen 26 und einem äusseren Betätigungshebel 27 der Pumpe besteht, einstellbar ist.
Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist folgende :
Mittels des äusseren Betätigungshebels 27 wird eine gewisse Vorspannung der Reglerfedern 23 eingestellt. Dadurch wird eine Höchstdrehzahl bestimmt, die bei voller Entlastung des Motors erreichbar ist.
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und Gabel 18 in ihre Aussenendlage verschoben, wodurch die höchste Fördermenge eingestellt wird. Wird der Motor entlastet, steigt die Motordrehzahl an und die Gewichte 21, die sich durch Einwirkung der
Fliehkraft bewegen, drehen sich um die Bolzen 20 und verschieben mittels Gabel 18 die Regelbolzen 16 in eine Stellung, in der der Hub der Kolben 9 begrenzt und folglich die Fördermenge herabgesetzt wird.
Die Bewegung des Verteilers 10 und die gleichzeitige Drehung der Gewichte 21 werden durch eine Antriebswelle 28 und ein Kupplungsgtied 29 bewirkt, wobei das letztere zugleich eine Lagerung für die Bol- zen 20 und dadurch auch den Träger der Gewichte 21, die mit den Verschiebegabeln 18 in Verbindung stehen, bildet.
Die Pumpe mit Begrenzungsregler unterscheidet sich von der beschriebenen Pumpe mit Leistungsregler in der Anordnung der Gewichte, Regelfedern und des Betätigungsmechanismus. Diese Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Das Verschieben der Regelbolzen 16 und dadurch auch Veränderung der Förderung, kann in diesem Falle entweder durch Verdrehung des äusseren Betätigungshebels 27 der Pumpe von Hand aus oder selbsttätig von den Reglergewichten 21 aus, vorgenommen werden. Im ersteren Falle verschiebt sich durch Verdrehung des Hebels 27 über dem Bügel 25 die Hülse 31 in axialer Richtung, die mittels Zapfen 33 und Führungsglieder 34 einen Hebel 35 verschwenkt und dieser bewirkt eine Verdrehung eines Exzenters 30, wodurch bei konstanter Stellung der Gewichte 21 die Bolzen 16 mit Hilfe der Gabeln 18 verschoben werden.
Hiedurch wird eine Veränderung derFördermenge erreicht, u. zw. je nach dem Drehsinn des Betätigungshebels 27. In Fig. 4 ist die Stellung des Betätigungsmechanismus und des Reglers bei maximaler Fördermenge und die Lage der Kolben 9 in ihrem inneren Totpunkt, d. i. am Ende der Förderung dargestellt.
Im andern Falle, wo sich die Bolzen 16 unabhängig von der Stellung des äusseren Betätigungshebels 27 verschieben und die Fördermenge der Pumpe durch Reglergewichte 21 verändert wird, arbeitet der Regelmechanismus wie folgt :
Bei einer gewissen festen Stellung des Betätigungshebels 27 der Pumpe und dabei zugleich auch des Exzenters 30, fördert die Pumpe eine gewisse Kraftstoffmenge zu den einzelnen Pumpenzylindern. Durch diese Kraftstoffmenge wird bei einer gewissen Motorbelastung eine Drehzahlhöhe des Motors aufrechterhalten. Bei Abnahme der Motorbelastung steigt die Drehzahl an. Die Drehzahl kann bloss bis zu einer gewissen Grenze gesteigert werden, nachdem die Vorspannung der in Fig. 4 nicht eingezeichneten Reglerfedern 23, die innerhalb der Gewichte 21 untergebrÅacht sind, keine Radialbewegung der Gewichte 21 zulässt.
Beim Erreichen der höchstzulässigen Drehzahl überwindet die Fliehkraft der Gewichte 21 die Vorspannung der Reglerfedern 23 und die Gewichte 21 bewegen sich radial nach auswärts in Richtung der Fliehkraft. Durch die nach aussen sich bewegenden Fliehkräfte 21 werden über die Bolzen 36 und die Gabeln 18 die Bolzen 16 verstellt, wodurch der Hub der gegenläufigen Kolben 9 verändert wird. Die Gewichtsregelfedern sind auf Tellern (nicht gezeigt) von Zapfen 32 untergebracht, die mit der Antriebswelle 28 fest verbunden sind und durchdringen, wie aus Fig. 6 ersichtlich, axiale Ausnehmungen 38 in der Betätigungshülse 31. Die gegenseitige Stellung der Reglergewichte 21 des Exzenterträgers 37, der ähnlich
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wie Teil 29 beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. l) ein.
Verbindungsglied zwischen Antriebswelle 28 und
Verteiler 10 bildet und der Regelgabeln 18 und Regelbolzen 16, ist auch in Fig. 5 gezeigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspritzpumpe mit einem rotierenden Verteiler, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei der in einer Bohrung quer zur Antriebswelle beweglich gelagerte, bei Drehung des Verteilers durch einen feststehenden konzentrischen Nockenring mit Innennocken antreibbare Kolben vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Kolben (9) regelbar ist, wobei zwischen jedem Kolben (9) und dem Nokkenring (11) radial zur Antriebswelle (28) verschiebbare Stössel (13) angeordnet sind, die senkrecht auf die Bewegungsrichtung der Stössel (13) Bohrungen (17) aufweisen, die von verstellbaren Bolzen (16), welche den Auswärtshub der Kolben (9) und der Stössel (13) begrenzen, durchsetzt sind..