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Brennstoffeinspritzvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen
Eine wichtige Voraussetzung für den ruhigen Lauf und die gleichmäßige Leistung einer
Brennkraftmaschine ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, die allen Zylindern
eine genau gleich große Menge an Brennstoff zuteilt. Bei den Maschinen, bei denen
zu jedem Zylinder ein eigenes Pumpenelement gehört, sind gleichmäßige Einspritzmengen
nur unter Anwendung größter Genauigkeit bei der Herstellung der entsprechenden Teile
untereinander und bei der Einstellung der einzelnen Elemente zueinander zu erzielen.
Eine Vereinfachung suchte man dadurch zu erzielen, daß man mehrere Zylinder einer
Brennkraftmaschine von einem einzigen Pumpenelement aus speiste. Eine Vorrichtung
mußte dann für die geeignete Verteilung auf die einzelnen Zylinder Sorge tragen.
Zu dieser Aufgabe ist auch bereits der Pumpenkolben selbst durch entsprechende Bauweise
benutzt worden.
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Von dieser bekannten Ausführung unterscheidet sich die vorliegende
Erfindung durch folgendes Der Pumpenkolben führt ausschließlich die für die Brennstoffverteilung
erforderliche3Drehbewegung aus, er ist als Stufenkolben ausgebildet und in dem Bereich
der Stufe von einem Zylinder umgeben, der mit dem Kolben so verbunden ist, daß er
dessen Drehbewegungen mitmachen muß, axial aber gegenüber dem Kolben verschoben
werden kann. Zur Erzielung dieser Axialbewegung, welche die angestrebte Pumpwirkung
in dem Stufenraum ergibt, ist der Zylinder. mit Nokken versehen, welche bei der
Drehung des Zylinders durch feststehende Nockenrollen zu der axialen Bewegung gezwungen
werden.
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In der Beschreibung und Zeichnung ist die Erfindung an einer Pumpe
für die Speisung von sechs Zylindern beispielsweise erläutert.
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Abb. i zeigt einen waagerechten, Abb. z einen senkrechten Schnitt,
Abb.3 einen solchen durch den Rollenhalter 17 und. Abb. q. einen solchen
durch den Verteilerkopf Die Welle i ist mit der Steuerwelle der zu speisenden Brennkraftmaschine
in D2ehrichtung verstellbar gekuppelt und bewegt sich mit deren Drehzahl. Sie besitzt
etwa in der Mitte des Gehäuses eine Stufe, d. h. eine plötzliche Veränderung. ihres
Durchmessers.
Diese Stufe wird von einer Hülse 2 umschlossen, die
mit ihrer Innenseite auf den beiden Stufen verschiedenen Durchmessers sitzt. Bewegt
sich nun diese Hiilse 2 auf ..der Welle i in Längsrichtung hin und her, @w'so entsteht
im Hohlraum 3 zwischen diesen beiden Teilen abwechselnd ein Unter- und ein Überdruck,
also eine pumpende Wirkung, die folgendermaßen ausgenützt wird: Vom Hohlraum 3,
nunmehr Pumpenraum genannt, gehen ein oder zwei Längsbohrungen q durch den Verteilerschaft
5 und treten in den Druckraum 6 aus. In diesen Druckraum 6 mündet von außen her
die Brennstoffzuleitung 7 vom Vorratsbehälter, die jedoch nur beim Saugen geöffnet
und sonst durch das selbsttätige Einlaßventil 8, versinnbildlicht durch die Kugel
mit Druckfeder, verschlossen bleibt. Dieses selbsttätige Einlaßventil sitzt in dem
Teil des Gehäuses, der auch den Verteilerschaft 5 umschließt und -mit Verteilerkopf
9 bezeichnet ist. Während nun der Verteilerkopf 9 stets stillsteht, befindet sich
der Verteilerschaft 5, ebenso wie seine Fortsetzung, die - Welle i, in gleichmäßigen
Umdrehungen. Über später beschriebene Triebwerksteile werden durch die Hülse 2,
nunmehr Pumpenhülse genannt, nacheinander sechs Pumpenstöße je Umdrehung erzeugt.
Jeder dieser Pumpenstöße muß sich in eine der sechs Druckleitungen i o fortpflanzen,
die im Mantel des. Verteilerkopfes radial gelagert sind. Das verdichtete Fördergut
benutzt als Weg zu einer dieser Druckleitungen zwangsläufig den Verteilerkanal i
i, der von der Längsbohrung q. im Verteilerschaft 5 nach außen führt. Bei größerer
Zylinderanzahl sind zur leichteren Unterbringung und Aufbau die Druckleitungsanschlüsse
stets abwechselnd etwas höher und tiefer anzuordnen. Es sind dann auch zwei Verteilerkanäle
i i für beide Höhen nötig, die abwechselnd benutzt werden. Hierbei muß noch die
Einspritzdauer berücksichtigt werden. Sie betriägt, von dem Eintritt der Tropfen
in den Brennraum ab gerechnet, meist 15 bis 2o° der Kurbelwellen-, also etwa i o'
der Steuerwellenumdrehung. Da sich der Verteilerschaft 5, wie bereits oben erwähnt,
in steter Umdrehung befindet, ist die Einfrä.sung einer Nut am Austritt des Verteilerkanals
i i nötig, die so tief und so lang ist, daß der volle Leistungsquerschnitt durch
die obenerwähnte Bewegungsdauer offen bleibt.
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Die Pumpenhübe entstehen zwangsläufig folgendermaßen; ein flacher
Sperrstift 12, der durch die Welle i und zwei entsprechende Schlitze in dem einen
Ende der Pumpenhülse 2 geschoben ist, gestattet die Verschiebung letzterer in Längsrichtung,
verhütet aber ihr Stehenbleiben gegen die Drehung der Welle. Am anderen -Ende der
Pumpenhülse trägt diese sechs Nocken, die in gleichmäßigenAbständen voneinander
um .die Welle herumliegen und in deren Längsrichtung wirlWn. Bei Drehung von Welle
und Pumpentreffen der Reihe nach je zwei gegen-Nocken auf die beiden Stößel--Tollen
13. Da deren Achse nun feststeht, muß die Pumpenhülse zurückweichen, indem die #
ansteigenden Nockenflächen auf den Stößelrollen abgleiten. Dabei wird die Feder
14 zusammengedrückt. Diese stützt sich auf der einen Seite über den Ring 15 auf
den Sperrstift 12 und drückt auf der anderen Seite gegen die Pumpenhülse 2. Sie
sorgt auf diese Weise für deren Rückhub und damit für die Ansaugung neuen Fördergutes.
Der Ring 15 trägt an seiner Innenseite zweigegenüberliegende Längsnuten, mit denen
er auf den Sperrstift 12 aufgeschoben wird. Dadurch kann der Ring 15 bei einseitigem
Federdruck nicht kanten und etwa die Pumpenhülse verklemmen. Er sichert andererseits
den nur lose eingeschobenen Sperrstift gegen Herausfallen. Der Rückhub muß bei BreDnkraftmaschinen
mit höchster Umlaufzahl, bei denen die Kraft einer Feder zufolge deren Beharrungsvermögen
nicht mehr ausreicht, ebenfalls, wie der Vorhut, durch Nocken erfolgen, die den
oben beschriebenen gegenüberliegen und wie diese durch Stößelrollen gesteuert werden.
Die Stößelrollen 13 sind mit den Rollenbolzen 16 im Rollenhalter 17 gelagert. Die
Rollenbolzen sind so abgesetzt, daß sie keiner, Sicherung gegen Herausfallen bedürfen
und nicht an der Welle i schleifen können. Die Stößelrollen sind vom Nockengrund
um das Maß a entfernt. Dieses Maß a ist veränderlich und hat in der Zeichnung sein
Größtmaß. In dieser Stellung fördert die Pumpe überhaupt nicht. Das tritt erst ein,
wenn der Rollenhalter 17 vorgeschoben und damit das Maß a verkleinert wird. Wird
a=0, so ist die Vollförderung erreicht. Die Fördermenge hängt also von der Lage
des Rollenhalters 17 ab. Dieser wird im Gehäuseteil 18 von zwei Spindeln i 9 hin
und her bewegt. Diese beiden Spindeln i 9 sitzen im Rollenhalter 17 mit Links- und
im Gehäuseteil 18 mit Rechtsgewinde. Sie wirken also doppelt. Das Gewinde soll ein
mehrgängiges Steilflachgewinde sein, damit der Vorschüb des Rollenhalters um das
Maß a bereits innerhalb einer Spindeldrehung von 9o' erfolgt. Das vereinfacht die
Fördermengensteuerung. Zu diesem Zweck werden auf die Vierkantenden der Spindeln
i 9 zwei kurze Hebel aufgesetzt, die durch eine Querverbindung an ihren Enden stets
nur parallel schwenken können. An diese (nicht gezeichnete) Querverbindung wird
nun das bei Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge übliche Fußgestänge
angeschlossen.
Dabei vermeidet die bereits obenerwähnte Drehung von etwa 9o" ungünstige Totpunktlagen
oder die Verwendung eines Zahnstangentriebes. Zwischen dem Verteilerkopf 9 und dem
Gehäuseteil 18 liegt der Gehäuseteil 2o. Die Welle i ist auf der einen Seite im
Verteilerkopf, auf der anderen Seite mit j e einem Kugellager für axialen und radialen
Druck im Gehäuseteil 18 gelagert. Die Pumpe kann stehend oder liegend angeordnet
werden. In liegender Stellung ergeben sich sehr günstige Schmierverhältnisse. Es
genügt dann ein gleichbleibender- Ölstand im Gehäuse, der nur so hoch ist, daß die
Nocken und der Ring 15 eintauchen. Die Schraube des öleinfülloches solleine
Lüftungsbohrung erhalten, durch die sich die Luftdruck-unterschiede infolge der
Pumpenhülsenbewegung ausgleichen können. Das entlastet die Dichtungen zwischen den
Gehäuseteilen.
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Die hier verwendete Art von Fördermengenänderung bringt den günstigen
Umstand mit sich, daß sich bei verringerter Fördermenge der Einspritzvorgang zwangsläufig
zur Spätzündung hin verschiebt.
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Ändert sich die Zylinderzahl, so muß die Anzahl der Nocken auf der
Pumpenhülse entsprechend geändert werden. Wird die Zylinderzahl ungerade, z. B.
drei Zylinder, so darf der Rollenhalter 17 nur eine Stößelrolle 13 tragen.
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Bei abgestellter Bremikraftmaschine kommt es bisweilen vor, daß bei
undicht sitzender Düsennadel der Brennstoff durch vorhandenen Druck oder durch das
natürliche Gefälle in der Druckleitung zurückweicht. Man hat manchmal deswegen am
Beginn jeder D@ruckleitung ein Ventil einbauen müssen. Das ist bei der hier beschriebenen
Pumpe nicht erforderlich, da im ungünstigsten Falle nur eine Druckleitung zum Druckraumoffen
steht, dieser aber durch das Ventil 8 abgeschlossen ist. Die Vorteile dieser Pumpe
sind folgende: Durch Fortfall und Verringerung einer sehr großen Anzahl teurer Teile
ist die Pumpe billiger als bisher herzustellen. Sie hat geringeres Gewicht und benötigt
weniger Platz.