DE901120C

DE901120C - Einspritzpumpe mit Mengensteuerung ohne Rueckstroemung

Info

Publication number: DE901120C
Application number: DEO1132D
Authority: DE
Inventors: Orange Dipl-Ing Rudolf L
Original assignee: VERWERTUNGSGESELLSCHAFT DR ING
Current assignee: VERWERTUNGSGESELLSCHAFT DR ING
Priority date: 1944-05-16
Filing date: 1944-05-16
Publication date: 1954-01-07

Description

Einspritzpumpe mit Mengensteuerung ohne Rückströmung Bei Einspritzpumpen für das Einspritzen von Kraftstoff in das Innere von Verbrennungsmotoren erfolgt die Mengenbemessung überwiegend dadurch, daß vor Beginn und nach Beendigung des Einspritzhubes Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum in die Kraftstoffleitung zurückgesteuert wird. Anfang und Ende des Kolbenhubes werden -demnach nicht für den wirksamen Arbeitshub verwendet, denn es ist nicht möglich, Beginn und Ende der mechanischen Bewegung -des Kolbens so zu gestalten, wie es Einspritzbeginn und Einspritzende erfordern. Das so aus dem Gesamthub für die wirksame Einspritzung herausgeschnittene Hubstück wird nun in seiner Größe verändert, wodurch bei gleichzeitiger Änderung der Einspritzdauer die nötige Änderung der Einspritzmenge erzielt wird. Das Unwirksammachen des ersten und letzten Teils des Kolbenhubes durch Überströmen kann durch offengehaltene undaufgestoßeneVentileebenso wie durch schieberartig überlaufende Steuerkanten erfolgen. Es ist üblich, diese Steuerkanten auf dem Arbeitskolben selbst anzubringen und Zeit und Menge durch Verdrehen des Kolbens zu verändern.
Für das Einspritzen von Gasöl bei Dieselmotoren arbeiten diese Einspritzpumpen in jeder Richtung zufriedenstellend. Sie werden auch für das Einspritzen vonLeichtöl angewendet. Hier ergeben sich jedoch dadurch Schwierigkeiten, daß das zurückströmende Leichtöl durch das plötzliche Entspannen und das Durchlaufen von sehr engen und sich ändernden Querschnitten sehr erheblich zum Ausdampfen der leicht siedenden Bestandteile neigt. Dieser Nachteil macht sich um so stärker bemerkbar, je größer die Höhe über dem Erdboden ist, in welcher die betreffende Maschine arbeitet, ganz besonders also beim Höhenflug. Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden, indem eine Einspritzpumpe geschaffen wird, welche das Rückströmen des nicht eingespritzten Brennstoffes vermeidet.
Man hat, allerdings nicht zur Lösung der hier vorliegenden Aufgabe, bereits Einspritzpumpen konstruiert, bei denen jedes einzelne Pumpenelement durch einen sogenannten Schrägnocken angetrieben wurde. Es handelte sich dabei um ein. Nockenbündel, welches für jede Einspritzmenge und Einspritzdauer ein entsprechendes Nockenprofil besaß, so daß die dann natürlich nur eine Punktberührung aufweisende Laufrolle je nach der gewünschten Einspritzmenge und: Einspritzdauer auf einem anderen Nockenprofil lief. Infolge der Punktberührung zwischen Nocken und Rolle ist die Abnutzung, insbesondere bei hohen Einspritzdrücken, sehr stark. Einspritzbeginn und Einspritzende sind sehr flach verlaufend, so daß die in den meisten Fällen auch bei Otto-Motoren erforderliche scharfe Abgrenzung von Beginn und Ende nicht erreicht wird. Ein weiterer Nachteil ist, daß diese Art der Regelung nicht übertragbar ist auf Zwangsschlußantrieb zwischen Antriebswelle und Pumpenelement, was insbesondere bei Flugmotoren sehr erwünscht ist.
Die gleichen oder ein Teil der gleichen Gründe liegen auch bei allen anderen bisher -angewendeten Konstruktionen vor.
Nach vorliegender Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die an sich bekannte Veränderung des Kolbenhubes und damit der Einspritzmenge eines solchen Pumpenelementes kombiniert wird mit der Zeitmengenregulierung durch einen Akkumulierkolben.
Solche Akkumulierkolben sind bei der Konstruktion von Einspritzgeräten schon in verschiedenster Weise angewendet worden, insbesondere zur Erreichung eines möglichst konstanten Verlaufs des Einspritzdruckes. Sie sind hierbei allerdings durchweg im Zusammenhang mit Einspritzpumpen verwendet, welche Kantenüberströmregulierung oder Orosselüberströmregulierung besitzen bei konstant bleibendem tatsächlichem Pumpenkolbenhub.
Dementsprechend bleiben dabei die eingangs beschriebenen Nachteile der Rückströmregulierung bei Anwendung von leicht flüchtigen Brennstoffen erhalten, während bei der Kombination der Hubregulierung mit dem Akkumulierkolben diese Nachteile vermieden werden.
Hierbei ergeben sich verschiedene Ausführungsmöglichkeiten, indem entweder dieser Akkumulierkolben selber die Freigabe der Einspritzleitung druckventilartig bzw. druckschieberartig steuert oder indem im anderen Falle dieses Aufsteuern durch den Pumpendruckkolben selber geschieht, wobei dann der Akkumulierkolben lediglich die Aufgabe des Druckausgleichs zum Konstanthalten des Einspritzdruckes übernimmt und das Aufstauen der Einspritzflüssigkeit während der Zeit, wo sie noch nicht den für eine scharfe Einspritzung erforderlichen Druck erreicht hat, bewirkt.
Inder Zeichnung sind zwei Beispiele einer Pumpe mit verschiedenen Anordnungen -des Akkumulierkolbensdargestellt, bei welcher die Bemessung des Kolbenhubes und damit der Fördermenge durch Winkelverstellung eines Zwischenexzenterringes geschieht.
Die Verdrehung des Z-,vischenexzenters kann auf verschiedene Arten erfolgen, im Beispiel durch Längsverschiebung auf einer Schraubenkeilnut.
Abb. i stellt eine Pumpe im Querschnitt dar mit einem als Sperrschieber ausgebildeten Akkumulierkolben; Abb. a zeigt den Exzenterantrieb im Schnitt gemäß der Linie II-II in Abb. i ; Abb. 3 ist eine Teildarstellung zu Abb. i mit anders ausgebildetem Sperrkolben; Abb. q. zeigt den oberen Teil einer Pumpe mit Staukolben und Steuerungder Flüssigkeit durch den Pumpenkolben selbst.
Nach Abb. i besteht eine Einspritzpumpe aus dem Gußgehäuse i, in dem der Pumpenkolben z mittels Exzenter 3 angetrieben wird. Der Kolben hat einen Absatz q., der unbeeinflußt vom eigentlichen Arbeitsraum 5 der Pumpe seine Bewegung in einem schmalen ringförmigen Druckraum 6 ausführt.
Der Kolben arbeitet mit einem Saugventil 7, das den Kraftstoff aus der Zuleitung 8 über den Druckraum 6 durch die Bohrung 9 dem Arbeitsraum 5 zuführt, sobald am Ende des Saughubes der Ringraum io durch den Absatz q. freigegeben wird.
Beim Arbeitshub wird .sowohl der im Raum 5 als auch der im Raum 6 befindliche Kraftstoff unter Druck gesetzt. Der Raum 5 ist zunächst zur Druckleitung i I hin durch einen Kolben 1z abgesperrt. Seine Kolbenfläche steht über eine Leitung 13 mit dem Raum 6 in Verbindung, so daß ader Kolben 12 vom Kraftstoff entgegen dem Druck einer Feder 14. verschoben wird:, bis er die Druckleitung I I freigibt. Der unter Spannung stehende Kraftstoff im Raum 5 entweicht in die Druckleitung i i, bis infolge des Druckausgleichs über eine Bohrung 15 zwischen Bohrung 13 und Arbeitsraum 5 der Akkumulierkolben i2 von der Feder 14 zurückgestoßen wird und so den Einspritzvorgang plötzlich unterbricht.
Die Einspritzmenge wird durch die Hubgröße bestimmt. Der zeitliche Einspritzvorgang bleibt für jede Hubgröße unverändert, da der Druckanstieg bis zur Freigabe der Leitung i i durch den Kolben 12 völlig gleich verläuft. Die Zeitmenge paßt sich damit den Anforderungen des Motors an. Die zuverlässig .genaue Durchführung dieses Vorganges, der Einspritzbeginn und Einspritzende scharf begrenzt, wird durch den Exzenterantrieb erreicht. Zugleich soll von der Antriebsseite her die Verstellung der Hubgröße möglich sein. Der Exzenter 3 auf der Antriebswelle 16 ist daher mit dieser verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung erfolgt beispielsweise durch eine Verstellgabel oder, wie in der Zeichnung dargestellt, durch einen Zahntrieb, der aus einer Verzahnung 17 auf der Welle 16 und einem Ritzel 18 besteht. Das Wellenlager i9 wird bei der Verstellung von der Welle 16 mitgenommen. Es ist verschieblich im Gehäuse i geführt und durch Stege 20 gegen Verdrehung gesichert.
Der Exzenter 3 ist mit einer schraubenartigen Führungsleiste 21 versehen, derart, daß ein auf ihm gleitend angeordneter Ring 22 mit ebenfalls exzentrischem Umfang beim Verschieben der Exzenterwelle sich um einen Winkel von 18o° gegenüber dem Exzenter verstellt. Dadurch kann die Gesamtexzentrizität zur Welle 16 von Null bis zur Summe beider Exzentrizitäten verändert werden. Der Einstellurig entsprechend wird dann,die Drehbewegung als hin und her gehende Bewegung mittels derTriebstange 23 auf den Kolben 2 übertragen.
Eine vereinfachte Ausführung für den Akkumulierkolben 12 zeigt Abb. 3. Seitlich am Kolben bis über den Arbeitsraum 5 reichend ist ein Schlitz 24. vorgesehen, der eine Verbindung zur Kolbenendfläche schafft, so daß sich der Druck beim Beginn des Förderhubes auf sie auswirken und den Kolben zurückstoßen kann. Der Pumpenkolben und das Gehäuse werden dementsprechend auch einfacher, da der Absatz 4 und die Bohrungen 13 und 15 fortfallen. Gegen Verdrehen ist der Kolben 12 durch eineVierkantführung25 gesichert. Die Rückstellung erfolgt beispielsweise durch den Druck in der Leitung i i über eine Verbindung 33..
Bei der Ausführungsform nach- Abb.4 sind im Gehäuse i der Pumpenkolben 2 und ein Akkumulierkolben 26 gleichachsig angeordnet. Zwischen den beiden Kolben befindet sich die Feder 27 zum Saugventil 7, doch kann diese auch wie in Abb. 3 angeordnet sein. Während des Saughubes sitzt der Akkumulierkol!ben 26 auf einem Absatz 28 in der Laufbüchse des Gehäuses i auf. Beim Förderhub wird er durch den zwischengeschalteten Kraftstoff bis an einen Anschlag 29 gedrückt und hierbei die Druckausgleichsfeder 30 gespannt.
Zugleich wird vom Pumpenkolben 2 die Druckleitung i i aufgesteuert, wobei öffnungen 31 über den Ringausschnitt 32 hinweggleiten. Der Einspritzdruck wird durch die gespannte Feder 30 aufrechterhalten, die sich erst beim Kolbenrückgang vollständig entspannt. Durch die Gleichhaltung des Druckes sind auch bei einer derartigen Ausführung Einspritzbeginn und -ende scharf begrenzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einspritzpumpe mit Mengensteuerung ohne Rückströmung für Leichtöleinspritzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Einspritzmenge in an sich bekannter Weise durchVeränderungdes Arbeitshubes des Pumpenkolbens geschieht, während die Zeitmengenbemessung durch einen Akkumulierkolben erfolgt.
2,. Einspritzpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Exzenterantrieb der Kolbenhub durch einen exzentrischen Zwischenring (22) einstellbar ist, der ver.drehbar auf dem Exzenter (3) der Welle (16) angeordnet ist.
3. Einspritzpumpe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterring (2!2) auf einem Schraubengang (21) gleitet, der durch Verschieben des Exzenters ('3) die Drehung des Ringes (22) bewirkt. q..
Einspritzpumpe nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Exzenter (3) fest verbundene Antriebswelle (16) durch einen Zahntrieb (17, 18) längs verschieblich ausgebildet ist.
5. Einspritzpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Akkumulierkolben ausgebildeter Schieber (12), der -die Druckleitung (i i) vom Pumpenarbeitsraum (5) absperrt, einerseits vom Druck im Arbeitsraum, andererseits von einer Rückstellkraft, beispielsweise einer Feder (14), beaufschlagt wird.
6. Einspritzpumpe nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft für den Akkumulierkolben hydraulisch, insbesondere durch eine enge Leitung von der Druckleitung (ii) her auf die entsprechende Kolbenfläche wirkt.
7. Einspritzpumpe nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben einen Absatz (4) aufweist, der in einem gesonderten Druckraum den Druck für die Schieberverstellung erzeugt. B.
Einspritzpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulierkolben (26) mit dem Pumpenkolben gleichachsig angeordnet ist und die Zeitmenge durch den Pumpenkolben (2) selbst gesteuert wird.
9. Einspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, .daß der Einspritzdruck durch eine starke auf den Akkumulierkolben einwirkende Feder aufrechterhalten wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 623 778, 665 885.