-
Brennstoff einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen zur Förderung zweier
Brennstoffe Bei den üblichen Brennstoffeinspritzpumpen für Brennkraftmaschinen mit
einem Pumpenkolben und von diesem gesteuerter Zulauföffnung erfolgt die Förderung
über einen Kolben mit Steuerkanten zur Regelung der Menge. Diese Pumpen erlauben
nicht die gleichzeitige Förderung zweier Brennstoffe über ein einziges Pumpenelement
und in einem Arbeitshub.
-
Zwar sind schon Einrichtungen an Einspritzpumpen zur gleichzeitigen
Förderung zweier Brennstoffe bekannt. So wurden bereits die für verschiedene Brennstoffe
vorgesehenen Brennstoffleitungen an eine gemeinsame Pumpe angeschlossen, die mit
Mitteln zum Mischen der Bennstoffe und zur anschließenden Zuführung der Brennstoffmischung
zur Düse versehen war. Eine Hintereinanderförderung zweier Brennstoffe ist hiermit
nicht möglich.
-
Weiterhin ist bereits eine Pumpe zum Einspritzen mehrerer verschiedener
Flüssigkeiten bekanntgeworden, bei der für jede Flüssigkeit eigene Druckventile
vorhanden sind, von denen ebenso viele Druckleitungen zu getrennten Räumen in der
Einspritzdüse führen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffpumpe so auszubilden,
daß über das gleiche Pumpenelement zwei verschiedene Brennstoffe im Förderraum des
Pumpengehäuses im wesentlichen ungemischt hintereinander eingelagert und über eine
gemeinsame Druckleitung der Einspritzdüse zugeführt werden.
-
Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, das Pumpenelement so auszubilden,
daß nach Wunsch nur einer der beiden Brennstoffe gefördert wird.
-
Die Förderung zweier verschiedener Brennstoffe über den gleichen Pumpenkolben
wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwei einander gegenüberliegende Zulauföffnungen
im Pumpenzylinder mit zugehörigen, von schrägen Steuerkanten begrenzten Aussparungen
im Pumpenkolben vorgesehen sind, wobei die Zulauföffnungen oder die Aussparungen
oder beide zueinander derart axial versetzt angeordnet sind, daß beim Auswärtsgang
des Kolbens zuerst die eine Zulauföffnung und nach deren Abschluß die andere Zulauf
öffnung über die zugehörigen Aussparungen mit dem Förderraum in Verbindung gelangen.
-
Zwar ist bereits vorgeschlagen worden, den Pumpenkolben von Brennstoffeinspritzpumpen
in gleicher Höhe mit zwei genau gegenüberliegenden Aussparungen zu versehen, die
untereinander durch eine Querbohrung verbunden sind. Diese Ausbildung ist jedoch
nur für die Entlastung des Pumpenkolbens gegen einseitige Gleitbahndrücke bestimmt,
da der Brennstoffzulaufdruck gleichzeitig auf die beiden Kolbenseiten einwirkt.
Eine Förderung zweier getrennter Brennstoffe ist mit dieser Ausführung nicht möglich.
-
Für die zeitweise Förderung nur einer der beiden Brennstoffe sind
die Steuerkantenaussparungen so in dem Kolben eingearbeitet, daß bei Verdrehung
des Kolbens eine Vertauschung der die Flüssigkeitszulauföffnungen steuernden Kolbenkanten
erfolgt, so daß der eine Flüssigkeitszulauf über den ganzen Kolbenhub verschlossen
ist. Um eine Trennung der zu fördernden Brennstoffe im Förderraum des Pumpengehäuses
zu erreichen, kann dieser durch ein Schleppventil, das vorzugsweise als frei fliegender,
im Förderraum gelagerter Kolben ausgebildet ist, unterteilt werden. In dem Schleppventil
befindet sich ein in Förderrichtung öffnender, vorzugsweise federbelasteter Ventilkörper.
Auf diese Weise tritt, nachdem die beiden Räume vor und hinter dem Schleppventil
mit den Brennstoffen angefüllt sind, der eine Brennstoff oberhalb des Schleppventils
zunächst in die an die Brennstoffdüse angeschlossene Leitung, und erst wenn das
Schleppventil den oberen Totpunkt erreicht hat, wird der Ventilkörper geöffnet,
und der unterhalb des Schleppventils sich befindende Brennstoff gelangt in die zur
Düse führende Leitung. Für die Mengenregelung ist der Pumpenkolben in an sich bekannter
Weise drehbar gelagert, so daß durch die Steuerkanten bei aufwärts gehendem Kolben
nach vorangegangener Füllung des Arbeitsraumes, je nach der Steuerkantenstellung
gegenüber den Zulauföffnungen, der Druckraum im Gehäuse auf längere oder kürzere
Zeit mit der Zulaufleitung zum Abführen des nicht benötigten Brennstoffes verbunden
ist. Soll das geförderte Mengenverhältnis der beiden Brennstoffe untereinander laufend
geändert werden, so wird die gegenseitige Höhe der Zulauföffnungen über einen zwischen
Pumpenkolben und Gehäuse gelagerten, mit schrägen Steuerkanten oder Öffnungen versehenen
Schieber einstellbar beeinflußt. Ist der Schieber nur mit Öffnungen
versehen,
so können diese, um eine feine Unterteilung zu ermöglichen, auch auf einer Schraubenlinie
angeordnet sein, wobei für die Einstellung des Steuerschiebers dieser außer einer
Hubbewegung, dann auch noch eine Drehbewegung ausführt.
-
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Brennstoffeinspritzpumpen,
die zwei in einem gemeinsamen Tank nicht mischbare Flüssigkeiten( z. B. Wasser oder
Benzin) nacheinander oder gleichzeitig fördern soll.
-
Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigt mit den für sie
wesentlichen Teilen das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, und zwar Fig.1 ein einzelnes
Pumpenelement eines Brennstoffpumpensatzes im Schnitt für die getrennte Förderung
von zwei Brennstoffen und Fig. 2 das gleiche Pumpenelement in der Umschaltstellung
für die Förderung nur eines der Brennstoffe. Die beiden Abbildungen wurden aus den
Unterlagen rekonstruiert.
-
Der Pumpenkolben 1 wird in an sich bekannter Weise über Nocken od.dgl.
angetrieben und ist in dem Gehäuse 2 geführt. In dem Gehäuse ist eine Zulauföffnung
3 für den einen Brennstoff und eine gegenüberliegende Zulauföffnung 4 für den anderen
Brennstoff vorgesehen. Die Zulauföffnungen 3 und 4 für die beiden Brennstoffe liegen
in dem Ausführungsbeispiel auf gleicher Höhe, und die getrennte Einbringung erfolgt
gemäß der Erfindung über in dem Pumpenkolben vorgesehene Aussparungen 5 und 6, die
sich ebenfalls gegenüberliegen, aber in ihrer Höhe verschoben sind. Durch diese
Aussparungen werden gleichzeitig schräge Steuerkanten 7 und 8 gebildet. Wird der
Pumpenkolben 1 in an sich bekannter Weise verdreht, so erfolgt über diese Steuerkanten
die Mengenregelung der beiden Brennstoffe.
-
Die Aussparung 6 ist über den Kanal 9 mit dem Förderraum 10 verbunden,
während die Aussparung 5 mit dem im Gehäuse eingearbeiteten Kanal 11 verbunden
werden kann, der zu dem Förderraum 12 führt. Die Förderräume 10 und 12 sind durch
das bewegliche Schleppventil 13 entstanden, das den gemeinsamen Förderraum
unterteilt. Das Schleppventil besteht in dem Ausführungsbeispiel aus einem Kolben,
der frei fliegend gelagert ist und mit einem federbelasteten Kugelventil 14 versehen
ist, das in Förderrichtung, wie dies die Zeichnung erkennen läßt, öffnet.
-
Befindet sich der Pumpenkolben 1 in der oberen Totpunktstellung und
beginnt seine Abwärtsbewegung, so überdeckt zunächst die Aussparung 6 die Zulauföffnung
3, so daß der eine Brennstoff I über den Kanal 9 unter das Schleppventil
13 gelangt. Das Schleppventil 13 wird in der oberen Totpunktstellung festgehalten,
da der über die Zulaufleitung 3 eintretende Kraftstoff mit Überdruck zuläuft. Der
Zutritt zum Förderraum 12 über den Kanal 11 ist damit gesperrt. An Stelle des Kraftstoffüberdruckes
kann auch eine nicht näher dargestellte Druckfeder zwischen Kolben und Schleppventil
treten. Der beschriebene Zustand dauert an, bis die Oberkante der Ringnut 18 beim
weiteren Abwärtsgang des Kolbens 1 die Zulauföffnungen 3 und 4 abschließt. Jetzt
bildet sich bei der Weiterbewegung des Kolbens ein Unterdruck im Förderraum 10,
der das Schleppventil 13 veranlaßt, der Kolbenbewegung zu folgen und den Kanal 11
freizugeben. Erreicht nun die Steuerkante 7 der Aussparung 5 den Einströmkanal 4,
dann strömt aus diesem der Brennstoff II ebenfalls mit 'Überdruck über die Aussparung
5 und durch den Kanal 11 in den Förderraum 12 vor das Schleppventil 13. Dieser Zustrom
hält an, bis die Kante 15 des Pumpenkolbens 1 den Kanal 11 abdeckt. Die Füllung
der Förderräume 10 und 12 ist damit beendet und der untere Totpunkt des Kolbens
erreicht. Diese Stellung ist in der Fig. 1 dargestellt.
-
Während der nun folgenden Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens erfolgt
die genaue Mengenbemessung der beiden eingelagerten Brennstoffe je nach Zuordnung
der Steuerkanten 7 und 8 zu den Zulauföffnungen 3 und 4 sowie die endgültige Förderung
derselben. Bewegt sich also der Pumpenkolben 1 aufwärts, so wird zunächst aus dem
Förderraum 12 der Brennstoff II über den Kanal 11 in die Aussparung 5 und damit
in die Zulaufleitung 4 zurückgedrückt, bis die Steuerkante 7 die Öffnung 4 abschließt.
Damit ist die Mengenbegrenzung des in den Förderraum 12 eingelagerten Brennstoffes
II beendet.
-
Beim weiteren Aufwärtsgehen des Kolbens 1 wird der Rest des in dem
Förderraum 12 eingelagerten Brenstoffes II gefördert, und zwar so lange, bis die
Oberkante der Entlastungsnut 18 die Einströmöffnung 3 erreicht. Jetzt hat auch das
Schleppventil 13 seine obere Totpunktlage wieder eingenommen. Die weitere Kolbenbewegung
bewirkt nun eine Rückströmung des Brennstoffes I aus dem Förderraum 10 über Kanal
9 und Aussparung 6. Hat bei weiterer Bewegung des Kolbens 1 die Nut 18 die Einlaßöffnung
3 übersteuert, so wird auch der Brennstoff I aus dem Förderraum 10 durch das Ventil
13 den Düsen zugeführt. Diese Förderung findet so lange statt, bis die Steuerkante
8 die Zulauföffnung 3 freigibt. Jetzt kann der restliche Brennstoff I in die Zulaufleitung
zurückgedrückt werden. Die weitere Förderung ist damit unterbrochen und die Mengenbegrenzung
bewirkt. Es findet also zunächst bei aufwärts gehendem Kolben 1 die Mengenbegrenzung
des Brennstoffes II im Förderraum 12 mit anschließender Förderung und dann Förderung
des Brennstoffes I aus dem Raum 10 mit nachgeschalteter Mengenbegrenzung statt.
-
Die Mengenregelung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist fest
zugeordnet, d. h., die beiden in den Räumen 10 und 12 eingelagerten Brennstoffmengen
können gegeneinander nicht beliebig verändert werden. Ist eine Änderung des Mengenverhältnisses
erwünscht, dann kann zwischen dem Gehäuse 2 und dem Pumpenkolben 1 eine weitere
Steuerhülse vorgesehen werden, die mit Steuerschlitzen oder einer Anzahl von Öffnungen
versehen ist. Die Steuerhülse ist in ihrer Höhe einstellbar, und zwar so, daß die
Zulauföffnungen 3 und 4 mit Bezug auf die versetzten Aussparungen 5 und 6 verschoben
werden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die getrennte Förderung
zweier Brennstoffe auch so durchgeführt werden, daß die Aussparungen 5 und 6 in
dem Pumpenkolben 1 annähernd auf gleicher Höhe liegen, während die Zulauföffnungen
3 und 4 in ihrer Höhe gegeneinander versetzt sind. Die Wirkungsweise einer solchen
abgeänderten Ausführungsform ist dann grundsätzlich die gleiche. Soll bei dieser
geänderten Ausführungsform ebenfalls das Mengenverhältnis der zu fördernden beiden
Kraftstoffe geändert werden, so kann diese Änderung entweder durch Unterteilung
des Pumpenkolbens unter gegenseitiger Verschiebung der Aussparungen 5 und 6 erfolgen
oder auch durch eine zusätzliche zwischen Pumpenkolben 1 und Gehäuse 2 gelagerte
Steuerhülse, die die Versetzung der Zulauföffnungen 3 und 4 zu ändern gestattet.
-
Die Wirkungsweise der Erfindung ist in keiner Weise in Frage gestellt,
wenn auf das Schleppventil 13 verzichtet wird, denn auch in einem solchen Fall wird
zunächst über die Zulauföffnung 3, Aussparung 6
und Kanal 9 der
eine Brennstoff und bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 1 über die Zulauföffnung
4, Aussparung 5 und den Gehäusekanal 11 der andere Brennstoff in den jetzt gemeinsamen
Förderraum eingelagert. Eine solche Ausführung empfiehlt sich jedoch nur dann, wenn
einmal die Anforderungen an die genaue Mengenbegrenzung nicht so hoch sind und wenn
die jetzt erfolgende zwangläufige Mischung der beiden Brennstoffe keine nachteilige
Folgen hat.
-
Soll nur einer der Brennstoffe zeitweise gefördert werden, so wird
der Pumpenkolben 1, wie dies das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt, z. B. um 180°
so verdreht, daß die Aussparung 5 mit der Zulauföffnung 3 und die Aussparung 6 mit
der Zulauföffnung 4 zusammenarbeitet. In diesem Fall ist über den ganzen Hub des
Pumpenkolbens 1 die Zulauföffnung 3, wie dies das Ausführungsbeispiel erkennen läßt,
verschlossen, während die Zulauföffnung 4 über den in dem Gehäuse eingearbeiteten
Kanal 17 mit der Aussparung 6 in Verbindung steht. Diese Aussparung 6 ist
über den Kanal 9 mit dem Förderraum verbunden, so daß in der dargestellten Stellung
der über die Zulauföffnung 4 zufließende Brennstoff in den Förderraum zwischen Schleppventil
13 und Kolben 1 gelangt. Bei Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 1 wird über den
in dem Gehäuse eingearbeiteten Kanal 17 so lange Brennstoff in die Zulaufleitung
zurückgedrückt, bis der Kolben den Kanal 17 abschließt. Die Entlastungsnut 18 erreicht
dann die Zulauföffnung 4, und es wird so lange Brennstoff weiter in den Zulauf gedrückt,
bis die Zulauföffnung 4 verschlossen ist. Jetzt setzt die eigentliche Förderung
ein, und zwar so lange, bis die Steuerkante 8 die Zulauföffnung von neuem freigibt.
Je nach Stellung der Steuerkante wird die weitere Förderung unterbrochen und der
noch im Förderraum sich befindende Brennstoff in den Zulauf zurückgedrückt. Die
Förderung und die Mengenregelung sind damit beendet.