DE1139325B

DE1139325B - Selbstregelnde Brennstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE1139325B
Application number: DEB51877A
Authority: DE
Inventors: Pierre Etienne Bessiere
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-01-28
Filing date: 1959-01-27
Publication date: 1962-11-08
Also published as: GB850151A; US2946287A; CH350502A; FR1197989A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 51877 Ia/46 c²

ANMELDETAG: 27. J A N U A R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 8. NOVEMBER 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstregelnde Brennstoffeinspritzpumpe, bei welcher der Druckkolben, der in dem Druckraum der Pumpe arbeitet, an den die Pumpenförderleitung angeschlossen ist, bei seinem Druckhub unter Zwischenschaltung eines HiHskolbens angetrieben wird, der einen größeren Durchmesser hat als der Druckkolben und der bei seinem Rückgang Brennstoff über einen Oberführungskanal in den Druckraum fördert, wobei an den Überführungskanal ein eine gedrosselte Brennstoffauslaß-Öffnung enthaltender Ausströmkanal angeschlossen ist.

Derartige selbstregelnde Brennstoffeinspritzpumpen sind an sich bekannt. Bei den bekannten Pumpen beruht die Regelwirkung darauf, daß in den zu dem Druckraum der Pumpe führenden Uberführungskanal ein Drosselschieber eingeschaltet ist, der unter der Wirkung des in dem Überführungskanal herrschenden Drucks steht, wobei dieser Druck von der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe abhängig ist und den Drosselschieber derart verstellt, daß die in den Druckraum der Pumpe gelangende Brennstoffmenge abnimmt, wenn der Druck in dem Überführungskanal wegen der zunehmenden Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe ebenfalls zunimmt. Der mit der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe veränderliche Druck in' dem Überführungskanal beruht darauf, daß die Rückgangsgeschwindigkeit des Hilfskolbens stets proportional der Drehgeschwindigkeit des von der Pumpe gespeisten Motors ist und daher die gedrosselte Brennstoffauslaßöffnung an dem Überführungskanal einen Staudruck erzeugt, der mit steigender Geschwindigkeit des Hilfskolbenrückgangs bzw. mit steigender Drehzahl des Motors zunimmt und bei abnehmender Geschwindigkeit des Hilfskolbenrückgangs bzw. abnehmender Motordrehgeschwindigkeit abnimmt.

Es hat sich herausgestellt, daß die Regelwirkung der bekannten Pumpen unbefriedigend ist. Es ist praktisch schwierig, in der Serienfertigung solcher Pumpen ein bestimmtes Abhängigkeitsgesetz zwischen Motordrehzahl und Drucksteigerung in der Förderleitung einzuhalten. Auch treten schon bei geringen Drehzahländerungen sehr erhebliche Druckänderungen auf, die zu einer Überregelung führen. Ferner hat die bekannte selbstregelnde Pumpe den großen Nachteil, daß bei steigender Drehzahl und verringerter Brennstoff-Förderung der jeweilige Beginn der Förderung bzw. der Brennstoffeinspritzung nachverlegt wird. — Schließlich hat der bei der bekannten Pumpe vorgesehene mechanische Antrieb des Hilfskolbens den Nachteil, daß in diesem Antrieb heftige Schläge auftreten können, durch die der Antrieb beschädigt wird.

Auf einem ganz anderen Prinzip beruht die Selbst-Selbstregelnde Brennstoffeinspritzpumpe

Anmelder:

Pierre Etienne Bessiere,
Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Seiler,
Dipl.-Ing. J. Pfenning, Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann,
Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. Januar 1958 (Nr. 756 943)

Pierre Etienne Bessiere, Neuilly-sur-Seine, Seine

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

regelung der je Druckhub geförderten Brennstoffmenge gemäß der Erfindung. Bei dieser ist die Geschwindigkeit des gemeinsamen Rückgangs des Hilfskolbens und des Druckkolbens von der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe bzw. der Drehzahl des von der Pumpe gespeisten Motors unabhängig und wird lediglich durch die Größe der den Rückgang bewirkenden Rückstellkraft und einer während des Rückgangs auf den Hilfskolben und den Druckkolben wirkende Bremsung bestimmt. Die Regelung beruht dann auf dem Unterschied zwischen der Antriebsgeschwindigkeit eines Hauptkolbens, dessen Hubzahl der Drehgeschwindigkeit des von der Pumpe gespeisten Motors proportional ist, und der von dieser Motordrehzahl unabhängigen Geschwindigkeit des Rückganges des Hilfskolbens und des Druckkolbens. Irgendein besonderes, in den Überführungskanal zum Druckraum der Pumpe eingeschaltetes Drosselglied fehlt bei dem Erfindungsgegenstand.

Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben bei seinem den Druckhub des Druckkolbens bewirkenden Hingang hydraulisch von dem Hauptkolben angetrieben ist, dessen Hubzahl der Drehzahl des von der Pumpe gespeisten Motors proportional ist, wobei ein in den hydraulischen Antrieb eingeschaltetes Rückschlagventil die Rückkehrbewegung des Hilfskolbens und des Druckkolbens von der Rückkehrbewegung des Hauptkolbens unabhängig macht.

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Ferner sind die Größe der den gemeinsamen Rückgang des Hilfskolbens und des Druckkolbens bewirkenden Rückstellkraft und die Größe der den Rückgang der letztgenannten Kolben bremsenden Drosselwirkung der obengenannten Brennstoffauslaßöffnung derart aufeinander abgestimmt, daß nach Überschreitung einer gegebenen Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens der Hilfskolben und der Druckkolben nicht mehr in ihre vorzugsweise durch einen Anschlag bestimmte Ausgangsstellung zurückgelangen, bevor der Hauptkolben einen neuen Förderhub beginnt und somit erneut den Hilfskolben und den Druckkolben im Sinne ihres Hingangs antreibt.

Man erhält so eine selbsttätige Regelung der pro Pumpenkolbenhub geförderten Brennstoffmenge, bei der diese Brennstoffmenge um so geringer wird, je weiter die Antriebsgeschwihdigkeit des Hauptkolbens über die genannte gegebene Antriebsgeschwindigkeit hinaus ansteigt. Das Gesetz, das bei dem Erfindungsgegenstand die Selbstregelung in Abhängigkeit von der zo Geschwindigkeit bestimmt, kann mühelos auch bei Serienherstellung der Pumpen eingehalten werden. Ferner ist wegen des hydraulischen Antriebs des Hilfskolbens bei seinem Hingang jede Beschädigung desselben ausgeschlossen.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Beginn der Einspritzung von der Regelung der Brennstoffmenge unabhängig ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß in einem älteren Patent schon vorgeschlagen worden ist, bei einer Kolbenpumpe, deren Arbeiten ebenfalls auf dem oben erläuterten Prinzip beruht, einen ein Regelglied bildenden Hilfskolben, der in an sich bekannter Weise hydraulisch von dem Hauptkolben bei dessen Hingang bis zur Freigabe einer Auslaßöffnung derart angetrieben ist, daß der Beginn seines Hingangs mit dem Beginn des Hingangs des Hauptkolbens zusammenfällt, bei seinem Rückgang dadurch zu bremsen, daß er mindestens einen Teil der Flüssigkeit, die seinen Hingang bewirkt hat, durch eine Drosselöffnung hindurchdrückt, wodurch von einer bestimmten Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens an das Regelglied vor Erreichen seiner vorzugsweise durch einen Anschlag festgelegten Ausgangsstellung durch die erneut vom Hauptkolben geförderte Flüssigkeit angehalten und sofort wiederum im Sinne seines Hingangs bis zur Freilegung der genannten Auslaßöffnung angetrieben wird.

Bei der Pumpe nach dem älteren Patent handelt es sich jedoch nicht um einen Drucfckolben, der bei seinem Druckhub unter Zwischenschaltung eines Hilfskolbens angetrieben wird, welcher einen größeren Durchmesser hat als der Druckkolben. Ferner ist in dem älteren Patent nicht von einem eine gedrosselte Brennstoffauslaßöffnung enthaltenden Ausströmkanal die Rede, der an einen Überführungskanal angeschlossen ist.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Schnitt eine gemaß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Pumpe;

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung einer Einzelheit der Fig. 1.

Die Kolbenpumpe weist einen Hauptkolben 11 auf, welcher in einem Hauptzylinder 13 durch einen sich drehenden Nocken 10 mit einer zu der Geschwindigkeit des zu speisenden Motors proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Berührung zwischen dem Kolben 11 und dem Nocken 10 durch eine Feder R aufrechterhalten wird. Der Kolben 11 steuert eine Öffnung 12, durch welche ein mit einer Brennstoffquelle verbundener Kanal 14 in den Zylinder 13 mündet.

Ein Hilfskolben 1, 3 ist in einem Hilfszylinder gleitbar angeordnet, welchen er in zwei Kammern 2 und 4 unterteilt. Die erste Kammer 2 ist mit dem Hauptzylinder 13 durch einen mit einem Rückschlagventil 16 versehenen Kanal 15 verbunden. Die zweite Kammer 4 ist mit der oder den Einspritzdüsen durch einen mit einem Rückschlagventil 8 versehenen Kanal 7 verbunden. Auf den Hilfskolben 1, 3 wirken eine oder mehrere Rückholfedern 22 ein.

Der Hilfskolben 1, 3 führt somit seinen Hingang (in Fig. 1 nach oben) unter dem Druck des von dem Kolben 11 durch den Kanal 15 geförderten Brennstoffes und seinen Rückgang unter der Einwirkung der Feder 22 aus.

Ein Überführungskanal 5 verbindet die Kammern 2 und 4 des Hilfszylinders während des Rückgangs des Hilfskolbens miteinander, wobei eine Verschlußeinrichtung vorgesehen ist, um die beiden Kammern während des Hingangs des Kolbens voneinander zu trennen. Zur Begrenzung der Bewegung des Hilfskolbens 1, 3 während seines Hingangs und während seines Rückgangs sind eine Auslaßleitung 17 bzw. ein Anschlag la vorgesehen.

Erfindungsgemäß hat nun der Hilfskolben 1, 3 die Form eines Kolbens mit zwei Stufen, bei welchem der Teil 1 mit größerem Durchmesser D auf der Seite der ersten Kammer 2 und der Teil mit kleinerem Durchmesser d auf der Seite der zweiten Kammer 4 liegt.

Während des Rückgangs des Hilfskolbens (nach unten) ist die aus der Kammer 2 ausgetriebene Brennstoffmenge größer als diejenige, welche die Kammer 4 aufnehmen kann. Zur Abfuhr dieses Überschusses ist ein Ausströmkanal 9 vorgesehen, an welchem eine Drosseleinrichtung 6, 23 vorgesehen ist, welche den Rückgang des Hilfskolbens bremst.

Der Ausströmkanal 9 kann sowohl an die Kammer 2 als auch an die Kammer 4 angeschlossen werden, es erscheint jedoch am zweckmäßigsten, ihn an den Überführungskanal 5 anzuschließen, wie in Fig. 1 dargestellt.

Die Feder 22 wird durch eine Schraubenfeder gebildet, welche den Teil 3 des Hilfskolbens mit kleinerem Durchmesser umgibt und sich auf dem Teil 1 mit größerem Durchmesser abstützt.

Die Verschlußeinrichtung wird durch einen Doppelschieber 18 gebildet, welcher in einer Bohrung 19 verschiebbar ist, durch welche die beiden Abschnitte des Kanals 5 gehen, wobei auf den Schieber in einem Sinn der in dem Zylinder 13 herrschende Druck über einen Kanal 20 und in dem anderen Sinn eine Rückholfeder 21 einwirkt. An dem Schieber 18 vorgesehene Nuten 18 a und 18 & verbinden die beiden Abschnitte des Kanals 5 miteinander und mit dem Kanal 9, wenn die Feder 21 den Schieber 18 in seiner unteren Lage hält. Der Schieber 18 verschließt die beiden Abschnitte des Kanals 5, wenn der Druck in dem Hauptzylinder 13 die Kraft der Feder 21 überwindet. Die Feder 21 ist so geeicht, daß sie vor der Feder des Rückschlagventils 16 nachgibt.

Es ist natürlich auch möglich, den Schieber 18 in zwei Einzelschieber zu unterteilen, welche mit je einer der Nuten 18 α bzw. 18 b versehen sind und einzeln

wie der Doppelschieber 18 angetrieben werden. Ebenso kann eine der Nuten 18 α und 18 b mit einem einzigen Abschnitt des Kanals 5 und die andere mit dem Kanal 9 zusammenarbeiten. Es können auch ein Rückschlagventil am Eingang der Kammer 4 und ein Schieber zwischen der Kammer 2 und dem Ausströmkanal 9 vorgesehen werden.

Die durch einen verengten Durchlaß 6 in dem Kanal 9 gebildete Drosseleinrichtung ist durch eine Körnerschraube 23 regelbar, welche entweder von Hand (Fig. 1) oder durch einen beliebigen durch die Geschwindigkeit gesteuerten Fliehkraftregler od. dgl. geregelt wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist ein derartiger Regler einen in einem Zylinder 25 arbeitenden Kolben 24 auf, auf welchen in einer Richtung ein gleichsinnig mit der Geschwindigkeit des Motors zunehmender Druck und in der anderen Richtung eine Rückholfeder 26 einwirkt, wobei der Kolben 24 mit der Schraube 23 z. B. durch eine Zahnstange 27 verbunden ist, welche das den Kopf der Schraube 23 bildende Zahnrad· 23 α betätigt. Bei der dargestellten Ausführungsform, bei welcher die Zahnstange hinter dem Zahnrad 23 α liegt und sich bei einer Zunahme der Geschwindigkeit von rechts nach links verschiebt, muß die Schraube 23 ein Linksgewinde haben, damit diese Verschiebung den Querschnitt des Durchlasses 6 verkleinert.

Der auf den Kolben 24 wirkende Druck wird von einer Zahnrad- oder Flügelpumpe 28 geliefert, welche mit einer zu der Geschwindigkeit des Motors proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird und in einen mit einer Drosselstelle 30 versehenen Kanal 29 fördert. Um die Druckabnahme in dem Zylinder 25 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gering zu halten und somit eine empfindliche Regelung zu erhalten, wird die Drosselstelle mittels einer Nut 31 a eines Schiebers 31 hergestellt, welcher quer zu einem Abschnitt des Kanals 29 unter den entgegengesetzten Wirkungen des durch einen Kanal 29 a in den Kanal 29 vor der Drosselstelle 30 entnommenen Drucks und einer mittels einer Schraube 33 regelbaren Rückholfeder 32 verschiebbar ist, so daß der Querschnitt der Drosselstelle 30 bei einer Zunahme des Förderdrucks der Pumpe 28 zunimmt.

Die obige Pumpe arbeitet folgendermaßen: Wenn sich der Kolben 11 in der dargestellten Stellung befindet, wird sein Zylinder 13 durch den Kanal 14 mit Brennstoff gefüllt. Hierauf geht der Kolben 11 aufwärts und schließt die Öffnung 12 des Kanals 14. Nunmehr wird der Brennstoff aus dem Zylinder 13 ausgetrieben, wobei er zunächst den Schieber 18 verschiebt, so daß die beiden Abschnitte des Überführungskanals 5 geschlossen werden, worauf er den Kolben 1, 3 entgegen der Einwirkung der Feder 22 anhebt und die Kammer 2 füllt, bis sich die Auslaßleitung 17 öffnet. Der Kolben 1, 3 treibt mit seinem Teil 3 über den Kanal 7 eine zu seinem Hub proportionale Brennstoffmenge aus. Hierauf bleibt der Kolben 1, 3 stehen, während der Kolben 11 weiter aufwärts geht.

Wenn der Kolben 11 abwärts geht, schließt sich das Ventil 16, und der Schieber 18 verbindet durch seine Nuten 18 α und 18 b die Kammern 2 und 4 und den den verengten Durchlaß 6 aufweisenden Kanal 9 miteinander. -

Der Teil 1 des Kolbens 1, 3 wird durch die Feder nach unten gedrückt. Der Kolben 1, 3 bewegt sich nur, soweit der Durchlaß 6 den Unterschied zwischen den von den Teilen 1 und 3 des Hilfskolbens verdrängten Volumen abfließen läßt, wodurch die Abwärtsbewegung des Kolbens gebremst wird.

Die Feder 22 ist unter Berücksichtigung des Querschnitts des verengten Durchlasses 6 so schwach gewählt, daß die für den Kolben 1, 3 zur Erreichung seines Anschlags 2 a erforderliche Zeitspanne von einem gegebenen Wert der Geschwindigkeit an die Zeitspanne übersteigt, welche zwischen dem Augenblick, in welchem der Nocken 10 die Aufwärtsbewegung des Kolbens zu Ende führt, und dem Augenblick, an welchem er eine neue Aufwärtsbewegung einleitet, verstreicht. Bei einer Zunahme der Geschwindigkeit des Motors tritt daher ein Augenblick auf, an welchem der Teil 1 des Hilfskolbens von dem durch den Kolben 11 bei seiner Aufwärtsbewegung geförderten Brennstoffstrahl erreicht wird, bevor der Kolben 1, 3 seinen Anschlag 2 ω erreichen konnte, wodurch der Rückgang des Hilfskolbens und somit das von dem Teil 3 dieses Kolbens während des nächsten Arbeitsspiels geförderte Volumen verkleinert werden. Dieser Rückgang nimmt um so stärker ab, je höher die Geschwindigkeit der Pumpe ist. Die Pumpe ist somit selbstregelnd.

Mit der obigen Regelwirkung kann die Regelwirkung kombiniert werden, welche von dem veränderlichen Drosselglied 23 ausgeübt wird, welches durch einen Regler der in Fig. 2 dargestellten Art gesteuert wird, welcher die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Hilfskolbens nach Maßgabe der Zunahme der Geschwindigkeit der Pumpe verkleinert.

In den obigen Ausführungen war angenommen, daß die Teile 1 und 3 des Hilfskolbens aus einem einzigen Stück bestehen, was jedoch an sich nicht erforderlich ist. Wenn nämlich die Abschnitte 1 und 3 aus getrennten Teilen bestehen würden, würde der Druck der in der Kammer 4 enthaltenen Flüssigkeit, welcher während der Abwärtsbewegung des Kolbens klein und während der Aufwärtsbewegung desselben groß ist, den Abschnitt 3 beständig gegen den Abschnitt 1 angedrückt halten, so daß die Arbeitsweise die gleiche wäre, als ob die beiden Abschnitte des Hilfskolbens aus einem einzigen Stück bestünden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbstregelnde Brennstoffeinspritzpumpe, bei welcher der Druckkolben, der in dem Druckraum der Pumpe arbeitet, an den die Pumpenförderleitung angeschlossen ist, bei seinem Druckhub unter Zwischenschaltung eines Hilfskolbens angetrieben wird, der einen größeren Durchmesser hat als der Druckkolben und der bei seinem Rückgang Brennstoff über einen Überführungskanal in den Druckraum fördert, wobei an den Überführungskanal ein eine gedrosselte Brennstoffauslaßöffnung enthaltender Ausströmkanal angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (1) größeren Querschnitts bei seinem den Druckhub des Druckkolbens (3) bewirkenden Hingang hydraulisch von einem Hauptkolben (11), dessen Hubzahl der Drehzahl des von der Pumpe gespeisten Motors proportional ist, über ein Rückschlagventil (15) angetrieben ist, das die Rückkehrbewegung des Hilfskolbens von der des Hauptkolbens unabhängig macht, und daß die Größe der den gemeinsamen Rückgang des Hilfskolbens (1) und des Druckkolbens (3) be-

wirkenden Rückstellkraft und die Größe der den Rückgang der letztgenannten Kolben bremsenden Drosselwirkung der Brennstoffauslaßöffnung (6) derart aufeinander abgestimmt sind, daß nach Überschreitung einer gegebenen Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens (11) der Hilfskolben (1) und der Druckkolben (3) nicht mehr in ihre vorzugsweise durch einen Anschlag (2 a) bestimmte Ausgangsstellung zurückgelangen, bevor der Hauptkolben (11) einen neuen Förderhub beginnt.

2. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Hilfskolben wirkenden Rückholmittel durch eine Schraubenfeder (22) gebildet werden, welche den Teil (3) des Kolbens mit kleinerem Durchmesser umgibt und sidh auf seinem Teil (1) mit größerem Durchmesser abstützt.

3. Brennstofieinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (23) regelbar ist, und zwar vorzugsweise selbsttätig mittels eines auf die Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe ansprechenden Reglers (24 bis 33).

4. Brennstoffeinspritzpumpe nach Anspruch I₅ gekennzeichnet durdh ein synchron mit dem Hauptkolben (11) betätigtes gemeinsames Verschlußglied (18) zum Absperren des· Ausströmkanals (9) und des Überführungskanals (5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 782 844.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1097 756.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen