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Brennstoffpumpe mit -verteiler für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Breirnstoffpumpe für Brennkraftmaschinen, bei der der Brennstoff aus
einer mit Saug- und Druckventilen versehenen Pumpectkammer durch. einen abwechselnd
sich. zusammenziehenden und ausdehnenden Balg gefördert wird, wobei der Druckhub
durch eine Feder und der Saughub durch ein zwangsweise hin und her bewegtes Element
bewirkt wird, das gegenüber dem Balg einen toten Gang aufweist, so daß die Feder
gespannt bleiben kann, wenn der Förderdruck jenen Druck zu überschreiten trachtet,
der von der Feder erzeugt werden kann.
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Die Erfindung bringt eine Verbesserung dadurch, daß der Balg durch
die Feder innerhalb der Pumpenkammer ausgedehnt werden 'kann und eitre Einrichtung
zur Änderung des Federdruckes bei laufender Pumpe vorgesehen ist. Vorzugsweise ist
der Federdruck durch -Verstellung eines normalerweise ortsfesten Anschlagteiles
veränderbar, gegen den sich ein Ende der Feder abstützt.
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Die Erfindung wirla sich insbesondere vorteil.hafi bei einer Brennstoffpumpe
aus, bei der die Brennstoffverteilung auf die Maschinenzylinder durch einen drehbaren
Teil erfolgt, der zwecks Änderung der den Zylindern zugeführte Brennstoffmenge axial
verstellbar ist. Bei derartigen Brennstoffpumpen wird nämlich erfindungsgemäß der
drehbare Teil durch einen Nocken gebildet, die Ventile .betätigt, welche die Verbindung
zwischen einer den geförderten Brennstoff aufnehmenden Kammer und den zu den Zylindern
führenden Förderleitungen steuern. Die Kammer weist zweckmäßig Ringform auf, und
die Ventile sind rund um einen gemeinsamen zentralen Nocken angeordnet. In Verfolg
des
Erfindungsgedankens weist der Nocken eine einzige Erhebung auf,
deren in Umfangsrichtung gemessene Länge über die Nockenlänge hin in einer zur Drehrichtung
rechtwinkligen Richtung variiert.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt nach der Linie I-1 der Abb. 2 und zeigt
das vollständige, aus Pumpe und Verteiler bestehende Aggregat; Abb. 2 ist ein Schnitt
nach der Linie 11-II der Abb. i, wobei einige Teile weggelassen sind; Abb. 3 zeigt
oben eine Ansicht von rechts in Abb. i, wobei der Ventilblock des Verteilers entfernt
ist, und unten einen Schnitt nach der Linie I II-III der Abb. i ; und Abb.4 zeigt
im Schaubild eine Nockenmuffe für Iden Verteiler.
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Im Beispiel nach Abb. i ist ein Gehäuse i mit drei parallelen Kammern
2 mit offenen Enden versehen. Diese Kammern führen von einer Gehäusefläche ia zu
einer gemeinsamen, größeren Boohrung 3, die !im rechten Winkel angeordnet ist und
eine axial angeordnete Welle 4 aufnimmt. Die in jeder der Kammern 2 angeordneten
Teile sind von gleicher Art und arbeiten in gleicher Weise, wie die Teile in den
anderen dieser Kammern 2. Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf eine der
Kammern, jedoch sind die identischen Teile in den Figuren der Zeichnung mit gleichen
Bezugziffern versehen. Die Welle 4 ist in Lagern 5, 6 und 7 gelagert und mit ,drei
Exzentern 8 versehen, deren jedes einen Bügel 9 trägt, der mittels einer kurzen
Pleuelstange io an einem Ende eines hin und '.her gehenden Schaftes i i angeschlossen
ist, der in der betreffenden Pumpenkammer 2 axial angeordnet ist. Auf jedem Schaft
i i .ist mit enger Passung eine Hülse 12 verschiebbar, deren äußeres Ende als Flansch
12,1 ausgebildet ist und deren inneres Ende gleichfalls mit enger Passung :in einem
Ring 13 verschiebbar ist, der auf einer inneren Schulter 14 :der Kammer 2 aufsitzt.
Der Ring 13, an dem das eine, Ende eines Metallbalges i 5 befestigt ist, wird gegen
die Schulter 14 durch ein Futter 16 gedrückt, das in die Kammer 2 paßt und an dem
ein in das offene Ende der Kammer eingeschraubter Pfropfen 17 angreift. Das andere
Ende des Balges 15 ist an einem Ringteil befestigt, der auf dem Ende .des Schaftes
i i verschiebbar ist und gegenüber diesem in Richtung des Zusammendrückens des Balges
15 eine begrenzte Relativbewegung ausführen kann, da eine Druckfeder i9 zwischen
dem inneren Flansch 18a des Teiles i8 und dem Kopf eines in den Schaft i i eingeschraubten
Bolzens 20 geschaltet ist. In der Normalstellung ist die Feder i9 völlig zusammengedrückt,
und die oberen Flächen des Schaftes i i und des Bolzens 20 liegen von der unteren
Fläche des Flansches 1811 bzw. von der unteren Fläche einer das freie Ende des Ringteiles
18 abschließenden Kappe in einem Abstand, der dem vollen Hub des Schaftes i i gleich
ist. Die Kappe 21 liegt bei ausgedehntem Balg 15 nahe dem Pfropfen 17 am Ende der
Kammer 2. Jeder Schaft i i ist zwischen dem Ring 12 und dein Ringteil 18 von einer
Druckschraubenfeder 22 umgeben, die das Bestreben hat, den Balg auszudehnen und
stärker ist als die Feder i9.
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Die Wandung einer jeden Pumpenkammer 2 ist mit einer Ringnut 23 (s.
auch Abb. i) versehen, und der Nut abdeckende Teil des entsprechenden Futters 16
ist an einer oder mehreren Stellen mit Öffnungen 24 versehen (Abb. i). An diametral
gegenüberliegen@den Stellen einer jeden Nut (Abb. 2) münden radiale Kanäle 25 und
26, wobei der Kanal 25 ein federbelastetes Kugelventil 27 enthält, das gegen die
Nut 23 hin öffnet und die Verbindung zwischen letzterer und einem Brennstoffzufu'hrkanal
28 steuert, während der Kanal 26 ein federbelastetes Kugelventil 29 enthält, das
in Richtung von der Nut 23 weg öffnet und die Verbindung zwischen letzterer und
einem Brennstofförderkanal 30 steuert.
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Aus Abb. i und 3 ist ersichtlich, daß die Stirnflansche 12a der die
einen Enden der Druckfeder 22 unterstützenden Ringe 12 ihrerseits von einem Paar
von Armen 31 getragen «-erden, die radial an einer gemeinsamen Schwingwelle 32 sitzen,
an deren einem Ende ein Verstellarm 33 festgelegt ist, der an eine nicht dargestellte
Steuereinrichtung angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Pumpe ist folgende: Die
Drehung derdie Exzenter 8 tragenden Welle 4 bewirkt ein Hinundhergehen der Schäfte
i i innerhalb der Pumpenkammern 2, wobei der Auswärtshub eines Schaftes durch die
völlig zusammengedrückte, zwischen dem Bolzen 20 und dem Ringteil 18 geschaltete
Feder i9 übertragen wird, so daß der Ringteil 18 verschoben und der Balg 15 entgegen
der Wirkung der Hauptfeder 22 zusammengedrückt wird. Hierdurch wird das freie Volum
innerhalb der Pumpenkammer 2 vergrößert und Brennstoff durch das entsprechende Kugelventil
27 angesaugt. Der Einwärtshub des Schaftes ii ermöglicht, daß die Hauptfeder 22
den Balg 15 ausdehnt, wodurch <las freie Volum innerhalb der Pumpenkammer 2 verringert
und Brennstoff aus ihr durch das betreffende Kugelventil 29 ;herausgedrückt wird.
Falls der Druck im Förderkanal 30 zufolge des BrennstoffverbrauG'hes der
mit niederer Geschwindigkeit laufenden Maschine ansteigt, ist die Hauptfeder 22
nicht stark genug, um eine volle Ausdehnung des Balges 15 zu bewirken, und die Brennstofförderung
wird entsprechend herabgesetzt. Der 'hin und her geltende Schaft i i führt jedoch
seinen vollen Einwärtshub aus, bewegt sich relativ zum Ringteil 18, und die Feder
i9 zwischen letzterem und dem Zapfen 20 kann sich ausdehnen.
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Mine @\'inkel\-er;tellung der Schw-ingw-elle 32 um ihre Achse bewirkt,
daß sämtliche Ringe 12 in die bzw. aus der betreffenden Kammer 2 um dasselbe Maß
bewegt werden, wodurch die Belastung der Hauptfeder 22 erhöht bzw. vermindert und
entsprechend der Druck geändert wird, mit welchem der Brennstoff von der Pumpe gefördert
wird.
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Es ist ersichtlich, daß die Schmierung erfordernden arbeitenden Teile
durch die Anordnung von
Bälgen wirksam gegen Berührung mit dem Brennstoff
isoliert werden.
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Bei dem gewählten Beispiel besitzt der mit der oben beschriebenen
Pumpe ausgestattete Verteiler einen Ventilblock 34, der in einem Teil ib des Pumpengehäuses
i paßt und im wesentlichen konzentrisch zur Pumpenwelle4 angeordnet ist. Letztere
verläuft durch eine axiale Bohrung 35 des Blockes 34 als genutete Welle 4a, auf
welcher verschiebbar, aber nicht drehbar eine Muffe 36 sitzt, die ein wenig Spiel
in der Bohrung 35 hat und durch einen Gabelarm 37 einer Schwingwelle 38 betätigt
wird. Letztere kann mittels eines an ihr befestigten Armes 38a betätigt werden.
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Die Muffe 36 besitzt eine auf ihr ausgebildete, nockenförtnige Erhel>ung39a
(Abb.4), die in abgewickeltem Zustand Dreieckform hat, d.li. ihre Breite, in Richtung
der Drehung der Muffe gemäß (lern Pfeil in Al)lt. 4. nimmt von einem Muffenende
zum anderen zu.
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Um den äußeren Teil des Verteilers (Abb. i) ist teils im Gehäuseteil
ih und teils im Block 34 ein Ringteil 40 ausgebildet, der vom Förderkanal 30 der
Pumpe Brennstoff unter Druck erhält, und eine Anzahl von um gleiche Winkel versetzten,
radialen Bohrungen 41 im Block 34 führt von der Kammer 4o zu der die Nockenmuffe
36 aufnehmenden, zentralen Bohrung 36. Jede Bohrung 41 ist in drei Durchmesser ahgestuft,
wobei der größte Durchmesser der Kammer 4o benachbart ist und einen ringförmigen
Ventilsitz 42 aufnimmt, der durch eine offene, in die Mündung der Bohrung eingeschraubte
Kappe 43 festgelegt ist. Innerhalb der Kappe ist ein Ventil 44 angeordnet, das normalerweise
durch eine Feder 45 auf den Sitz 42 gedrückt wird und mit einem Schaft 44" versehen
ist, der mit seinem inneren Ende auf einer Scheibe aufsitzt. Letztere bildet den
Abschluß des einen Endes eines Metallbalges 47, dessen anderes Ende an einem ringförmigen
Vorsprung 4211 des Ventilsitzes 42 befestigt ist. Letzterer besitzt radiale Bohrungen
48, die von einer axialen Bohrung 49, welche vom Schaft 44a mit Spiel durchsetzt
wird, in eine Ringnut 5o führt, mit der ein Kanal 51 .in Deckung liegt, der zu einer
nicht dargestellten Leitung führt, welche an die Brennstoffeinspritzeinrichtung
des betreffenden :Maschinenzylinders angeschlossen ist.
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Der Teil der radialen Bohrung 41 im Block 34, der den mittleren Durchmesser
aufweist, nimmt den Balg 47 mit Spiel auf, und der Teil der Bohrung 41 mit kleinstem
Durchmesser nimmt mit enger Passung einen Stößel 52 auf, der mit seinem äußeren
Ende an der Abschlußscheibe 46 des Balges, und mit seinem inneren Ende an der Nockenmuffe
36 anliegt. Das innere Ende ist, wie dargestellt, abgerundet, so daß es hei Drehung
der Nockmuffe über die voreilende Kante der Nocke 39 hinweggeht.
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Es ist ersichtlich, daß, wenn die Vocke 39 unter einen der Stößel
52 gebracht wird, dieser auswärts bewegt und das entsprechende Ventil 44 von seinem
Sitz abgehohen wird, wodurch eine Verbindung zwischen der ritigförtnigen Brennstoffkammer
40 tttid der entsprechenden Einspritzeinrichtung der Maschine 'hergestellt wird.
Die Öffnungszeit des Ventils hängt von der Drehgeschwindigkeit der Nockenmuffe 36
und der Breite der Nocke 39 in Umfangsrichtung an der Zone, an der die Berührung
mit dem Stößel stattfindet, ab.
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Die Wirkungsweise des Verteilers ist derart, daß die sich drehende
Nockenmuffe 36 nacheinander ein Öffnen eines jeden Ventils bewirkt. Die axiale Stel,
lung der Muffe gegenüber dem Ventilstößel 52 wird nach Wunsch durch Betätigung des
Armes 38" geändert, um bei Steigerung der Maschinengeschwindigkeit die Öffnungszeiten
der Ventile zu vergrößern.
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Das Glied (Arm 38a) zur Steuerung .der Nockenmuffe 36 kann mit dem
Glied (Arm 33) zur Steuerung des Förderdruckes der Pumpe derart gekuppelt sein,
daß bei Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit auch der Brennstoffdruck gesteigert
wird. Das Glied zur Steuerung des Förderdruckes der Pumpe kann aber auch mit druckempfindlichen
Einrichtungen in der Luftansaugleitung gekuppelt werden, so daß der Pumpendruck
und damit auch die Förderung eine Funktion der Luftansaugung wird.
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Auch hier sind die eine Schmierung erfordernden Teile von den Brennstoffkanälen
durch die zwischen die Ventilschäfte 44a und Ventilstößel 52 geschalteten Bälge
47 isoliert.
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Die voreilenden und nacheilenden Kanten der Nocke 39 der Muffe 36
können je nach Erfordernis geformt sein, z. B. derart, daß die Punkte der Saughöhe
der Maschinenkolben, bei denen die betreffenden Verteilerventile 44 öffnen und schließen,
durch Axialverstellung der Muffe verändert werden können. Im Beispiel nach Abb.
4 ist die voreilende Kante 3911 der Nocke zur Achse der Muffe 36 derart geneigt,
daß die Ventile 44 bei den Saughöhen fortschreitend früher geöffnet werden, wenn
die :Muffe nach links in Abb. i und 4 verschoben wird. Ferner ist die nacheilende
Kante 39b der Nocke entgegengesetzt und steiler geneigt, so daß die Öffnungszeiten
der Ventile 44 bei Verschiebung der Muffe 36 nach links verlängert werden.
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Vorzugsweise ist ein federbelastetes Nadelventil 53 (Abb. i) in dem
von der Pumpe zur Brennstoffkammer 4o des Verteilers führenden Förderkanal
30 vorgesehen, wobei die Anordnung derart erfolgt, daß dieses Ventil bloß
dann geöffnet wird, wenn ein bestimmter Förderdruck überschritten wird, jedoch durch
einen niedrigeren Brennstoffdruck offengehalten wird. Dies kann dadurch erreicht
werden, daß die Ventilfläche, auf die der Brennstoff wirkt, durch das Anheben des
Ventils von seinem Sitz in bekannter Weise vergrößert wird. Eine solche Ausbildung
erleichtert das Anlassen der Maschine in kaltem Zustand. In der vorstehenden Beschreibung
sind die Elemente, die innerhalb der Pumpenkammern 2 ausgedehnt und zusammengedrückt
werden, als Bälge bezeichnet. Sie können jedoch auch die Form einer biegsamen Membran
aufweisen, deren Umfang an einer axialen Verlängerung des Ringes 13, und deren Mitte
an dem auf dem betreffenden Schaft ii verschiebbaren Ringteil 18 befestigt ist.
Die Schäfte i i und Pumpenkainmern
2 können dann eine erheblich
geringere, axiale Länge erhalten. In den folgenden Ansprüchen umfaßt daher die Bezeichnung
Balg auch eine biegsame Membran.