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Brennstoffpumpe Es ist bekannt, zur Einspritzung von Brennstoff in
die Verbrennungsräume einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine nur eine allen Zylindern
gemeinsame Brennstoffpumpe mit geradlinig hin und her gehendem Kolben zu benutzen,
die bei jedem Arbeitshub die zur Speisung der Arbeits- oder Verbrennungskammer eines
Maschinenzylinders nötige regelbare Brennstoffmenge liefert. Bei den bekannten Ausführungen
wird zu diesem Zweck zwischen die Pumpe und die Zylinder der Brennkraftmaschine
ein Verteiler eingeschaltet, der, stetig oder absatzweise bewegt, die Pumpe stets
mit demjenigen Zylinder in Verbindung bringt, in welchen die Einspritzung erfolgen
soll.
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Es sind Anordnungen, bekannt, bei denen der Verteiler im gleichen
Gehäuse angebracht wurde wie der Pumpenkolben. Bei diesen Anordnungen hat der Pumpenkolben
lediglich den Brennstoff zuzuführen, nicht aber die Verteilung auf die verschiedenen
Verbrennungskammern zu bewirken.
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Die Erfindung vermeidet vollständig die getrennte, bisher benutzte
Verteilervorrichtung und schafft eine Kolbenpumpe mit regelbarer Brennstofflieferung,
bei der der Kolben selbst den flüssigen Brennstoff auf zwei oder mehrere Verbrennungskammern
in der erforderlichen Folge verteilt. Die Erfindung besteht darin, daB der Kolben
eine dauernd an den Druckraum der Pumpe angeschlossene DurchlaBöffnung aufweist,
die durch stetige oder ruckweise Kolbendrehung nacheinander mit zu mehreren Zylindern
führenden Druckleitungen in Verbindung gebracht wird.
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Dadurch, daB der Kolben sowohl die Verteilung wie die regelbare Zuführung
übernimmt, wird der Bau der Pumpe wesentlich vereinfacht. Die Dichthaltung des Kolbens
ist auch bei den hohen in Frage kommenden Drücken mit Leichtigkeit mit den bekannten
Mitteln der Technik erzielbar, so daB Leckverluste vermieden werden und damit eine
richtige Belieferung der verschiedenen Zylinder mit *der richtigen Brennstoffmenge
gesichert wird.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht,
und zwar ist Abb. x ein lotrechter Schnitt in der Stellung, in der sich der VerteilerdurchlaB
in Vorbereitung des Förderhubes gerade öffnet; der linke obere Teil, der den Pumpenkörper
wiedergibt; ist dabei ein Schnitt nach Linie I-I in Abb. 5 und der rechte Teil ein
Schnitt nach Linie 13-z3 in Abb. g, während der untere Teil das Antriebswerk im
Schnitt nach einer Ebene 12-x2 in Abb. 2 wiedergibt. Das Schneiden in dieser Weise
erfolgt
zwecks vereinfachender und verdeutlichender Darstellung.
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Abb. 2 ist ein weiterer Schnitt, und zwar im oberen Teil nach Linie
2-2 der Abb. 5 und im unteren Teil nach Linie 21-2i der Abb. i und teilweise durch
die Achse des Pumpenkolbens.
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Abb.3 ist ein Schnitt durch den Pumpenkörper nach Linie 13-x3 der
Abb.5 bei der Stellung der Förderdurchlässe in Beziehung zum Verteilerdurchlaß im
Kolben, während der Verteilerdurchlaß,im Begriff ist, sich zu schließen, wenn der
Kolben das Ende seines Förderhubes erreicht.
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Abb. q. ist ein Aufriß des Pumpenkörpers in Richtung des Pfeiles 41
in Abb. 2 gesehen, und zwar nach Entfernung der Pumpenplatte des Pumpenkörpers.
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Abb. 5 ist ein Schnitt durch den Pumpenkörper nach Linie 5-5 in Abb.
1 unter Entfernung der Ventile.
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Abb. 6 zeigt in Ansicht einen Teil des Pumpenkolbens; sie gibt die
Anordnung des Verteilerdurchlasses wieder.
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Abb. 7 ist ein Querschnitt durch den Kolben nach Linie 7-7 in Abb.
6.
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Die Pumpe besitzt ein Gehäuse oder einen Körper a, das so ausgebildet
ist, daß der Tauchkolben b dichtschließend in die Bohrung oder ein Bohrungsfutter
c paßt, das im Preßsitz oder gegen Drehung gesichert in dieser Bohrung sitzt. Das
Gehäuse a enthält ein oder mehrere Saugventile d nebst einem Umgehungs- oder Rücklaufventil
(Abb.2), die durch die Kanäle f bzw. g mit dem Pumpenraum
h vor dem inneren Tauchkolben b verbunden sind. Vom Pumpenraum geht außerdem
eine Ableitung zu dem üblichen Luftentlastungsabzweigventi125 aus. Das Zweigventil
c ist mit dem Regler der Brennkraftmaschine in ähnlicher Weise verbunden, wie es
bei der jetzt üblichen Brennstoffpumpe der Fall ist, und dient dazu, die Fördermenge
des Brennstoffes zu regeln.
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Im Beispiel ist in bekannter Weise zur Regelung ein Hebel i unter
einer gerillten Hubstange 24. für das Ventil e vorhanden. Der Hebel wird an einem
Ende durch einen einstellbaren Drehpunkt y gestützt und am anderen Ende durch einen
Nocken k auf einer Welle 1, 'die vom Maschinenregler hin und her gedreht
wird. Infolgedessen wird je nach der Stellung des Nockens k die Stange 24 das Ventil
e mehr oder weniger anheben, und infolgedessen wird der Durchgang für den Brennstoff
durch das Ventil und die Rinnen in der Stange 24 von der Druckseite zur Saugseite
der Pumpe mehr oder weniger gedrosselt.
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Außerdem besitzt das Pumpengehäuse 2 in der Querrichtung angeordnete
Druckkanäle oder Durchlässe m und n in der gleichen Axialebene (s. Abb. 5), und
von jedem dieser Kanäle führt eine Leitung zu einem Zerstäuber, beispielsweise ein
durch den Brennstoffdruck gehobenes Nadelventil, oder zu einem in anderer Weise
ausgebildeten Brennstoffventil oder zu irgendeiner anderen Brennstoffspritzeinrichtung
beliebiger Art, die mit einer der Arbeits- oder Verbrennungskammern oder mit einem
der Zylinder der Maschine in Verbindung steht. In jedem Förderkanal oder in deren
Verlängerung außerhalb des Pumpenkörpers a werden zweckmäßig in bekannter Weise
ein oder mehrere Rückschlagventile o eingebaut, vorzugsweise Kugelventile, um den
Druck im Brennöl in dem System außerhalb des Pumpenkörpers nach Abschluß des Zerstäubers,
Brennstoffventils oder der sonstigen Einspritzvorrichtung unverändert zu halten;
das System ist immer mit Brennöl während der ganzen Arbeitsdauer der Maschine gefüllt.
Ein oder mehrere Rückschlagventile können auch in jeder Brennstoffleitung des Zerstäubers
oder Brennstoffventil angebracht sein.
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Das innere Ende des Pumpenkolbens ist mit einem Verteilerkanal oder
Durchlaß versehen, der in ständiger Verbindung mit dem Druckraum h der Pumpe steht
und in die Bohrung ausläuft, in der der Pumpenkolben arbeitet; dieser Verteilerdurchlaß
befindet sich an einem Punkt an der Gleitfläche des Kolbens und in einer geeignet
gewählten Entfernung vom inneren Kolbenende. Der Kanal kann durch eine in axialer
Längsrichtung des Kolbens verlaufende und von der inneren Stirnseite des Kolbens
ausgehende Bohrungpl gebildet werden, die in einem Querschlitzp2 ausläuft oder übergeht,
der an einer Seite der Gleitfläche des Kolbens ausmündet. Dieser Durchlaß p2 ist
langgestreckt und schräg angeordnet, und er ist so gestaltet, daß er den Druckraum
der Pumpe in einem bestimmten Augenblick und für eine bestimmte Zeit offen hält,
wenn der Pumpenkolben beim Druckhub eine gleichzeitige Axial-und Drehbewegung ausführt.
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Bei dieser Anordnung können zur Entlastung des Kolbens gegen Seitenkräfte,
die ihn gegen die Bohrung gegenüber der Verteileröffnung unter Einwirkung des Brennstoffdruckes
zu pressen suchen, in bekannter Weise ein oder mehrere Durchlässe q an der gegenüberliegenden
Kolbenseite vorgesehen sein, die in die Axialbohrungpl des Verteilerkanals einmünden,
die dann in der in punktierten Linien in Abb. 1 angedeuteten Weise verlängert ist;
die Durchlässe q sind dann so angeordnet, daß sie während des Arbeitens der Pumpe
nicht in Deckung mit den Förderkanälen -in, n gelangen können.
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Bei der beispielsweise dargestellten Antriebsanordnung zur Bewegung
des Pumpenkolbens treibt ein Nocken r, der auf der mit halber Kurbelwellendrehzahl
arbeitenden Nockenwelle 23 befestigt ist, den Kolben b beim Druckhub
oder
Einwärtsgange zwangsläufig durch einen doppelarmigen Hebel s mit Nockenrolle t.
Der Hebel ist um den Drehzapfen zt verschwenkbar; ein Arm oder Hebel z# einer Welle
22 mit Nockenfläche dient in bekannter Weise zum Betrieb oder Anlassen der Pumpe
beim Anlassen der Maschine sowie gleichzeitig dazu, die Pumpe gegebenenfalls außer
Wirkung zu setzen.
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In der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise ist der Hebel s zur Aufnahme
der Rolle t gegabelt und dreht ein Polster w, das auf einen Kopf am unteren Ende
des Kolbens wirkt; die Berührungsfläche x des Kolbens ist gewölbt oder liegt auf
einer Kugelfläche. Der Saug- oder Auswärtsgang des Kolbens erfolgt unter Wirkung
einer Feder y (Abb. i und 2), die während des Druckhubes zusammengedrückt wird.
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Diese Feder liegt zwischen einem Kugeldrucklager z auf der festen
Führungshülse 6, die vom unteren Ende des Pumpenkörpers a vorspringt, und einem
verschiebbaren Führungsbecher 8 mit festem Sitz, der auf das obere Ende des Kolbens
aufgesetzt ist. Das Kugellager erleichtert die Drehbewegung des Kolbens.
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Der Triebnocken r ist zweckmäßig in der dargestellten Weise so gestaltet,
daß er einen Druckhub entsprechend jedem Arbeitshub der Maschinenzylinder für jede
Bewegungsfolge der Maschine ergibt.
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Bei einer Abänderung der Einrichtungen zur Axialbewegung des Tauchkolbens
kann der Nocken den Kolben beim Auswärtsgang oder Saughub zwangsläufig antreiben,
während eine Feder dazu dient, ihn beim Druckhub oder Einwärtshub zu bewegen, wobei
die Anordnung derart ist, daß die in der Feder aufgespeicherte Höchstenergie plötzlich
auf den Kolben ein-@wirkt, der diese Energie auf das Brennöl überträgt, um eine
Lieferung mit hoher Geschwindigkeit herbeizuführen.
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Es kann aber auch gegebenenfalls der Kolben durch Nockeneinrichtungen
in beiden Achsrichtungen zwangsläufig verstellt werden. Es können bisweilen statt
der Nocken zum Antrieb auch Exzenter Anwendung finden.
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Zur kontinuierlichen Drehung des Kolbens bei seinem Hinundhergang
dient die nachfolgend beschriebene Getriebeanordnung: Mit dem Nocken y zur Axialhinundherbewegung
des Kolbens ist gewöhnlich ein Schraubenrad-9 fest verbunden bzw. aus einem Stück
hergestellt. Von der beide Teile verbindenden Hülse sind Stücke io weggeschnitten,
damit :Muttern ii der Bolzen 12 Platz finden, die dazu dienen, den Nocken in geeigneter
Lage auf der Welle 23 zu befestigen. Das Gehäuse 13, das das Getriebe zum Antrieb
des Tauchkolbens enthält, besitzt einen Deckel 14 mit Lagerstücken 15 und 16 zur
Lagerung der Vorgelegewelle 17. Auf dem unteren oder äußeren Ende dieser Welle ist
ein Schraubenrad 18 befestigt, das mit dem Rade g kämmt und durch die Mutter i9
gegen Axialbewegung gesichert ist. Am oberen Ende trägt die Welle 17 ein Stirnrad
2o, das mit einem Zahnrad 21 kämmt, das fest auf dem becherförmigen Leitstück 8
angebracht ist.
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Der Kopf am unteren Ende des Kolbens paßt in eine Aussparung in diesem
Zahnrad 21, doch tritt die Wirkfläche x darüber hinaus. Ersichtlich ist das Stirnrad
2o breiter ausgebildet als das Rad 21, damit das angetriebene Rad gegen das antreibende
Rad mit dem Kolben eine gewisse Hinundherbewegung ausführen kann. Die Anordnung
der Getrieberäder 2o, 2i auf einer Welle an der Deckelplatte 1q. erleichtert den
Zusammenbau der Teile des Antriebswerkes. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes
ist derart, daß der Kolben b mit solcher Geschwindigkeit umläuft, daß die Verteileröffnung
P2 wechselnd und im geeigneten Augenblick mit den zu den verschiedenen Kraftmaschinenzylindern
führenden Druckleitungen in Verbindung gelangt.
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Wenn sich bei der geschilderten Pumpe der Kolben abwärts bewegt, so
wird Brennöl in den Pumpenraum durch das Einlaßventil eingesaugt. Beim Druckhub,
bei dem dann die Verteileröffnung in Verbindung mit einem der Durchlässe ist, wird
das Öl zu dem Zerstäuber oder der sonstigen Brennstoffeinspritzvorrichtung geleitet;
das Entlastungsventil läßt dann je nach Einstellung des Reglers einen mehr oder
weniger großen Teil des beim Druckhub geförderten Brennstoffes durch den Zweigkanal
zur Zufuhrleitung zurückfließen. Beim nächsten Ein-und Auswärtsgange des Kolbens
tritt genau die gleiche Folge von Vorgängen ein, doch wird bei diesem Druckhub der
Brennstoff durch den Förderdurchlaß ausgetrieben, der mit der zweiten Arbeits- oder
Verbrennungskammer oder mit dem zweiten Zylinder der Maschine in Verbindung ist,
während der Förderdurchlaß, der zum ersten Zylinder oder zur ersten Verbrennungskammer
führt, vom Druckraum der Pumpe in diesem Augenblick abgeschlossen ist.
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Es ist hier eine Form der Brennstoffpumpe mit einigen Ausführungsmöglichkeiten
für die Axialbewegung des Kolbens geschildert. Doch sind weitere Abänderungen ohne
Abweichen vom Gedanken der vorliegenden Erfindung möglich; einige dieser Abänderungsmöglichkeiten
seien hier angedeutet: Der Tauchkolben kann in dem Pumpenkörper durch eine Stopfbüchsenpackung
geführt werden statt wie im Beispiel nur durch eine entsprechend lange Paßbohrung.
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An Stelle der Saugventile können vom Pumpenkolben gesteuerte Kanäle
für den Einlaß des Brennöles in den Pumpenraum vorgesehen werden.
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Für die Regelung der geförderten Brennstoffmenge
kann
eine Einwirkung auf das eine Saugventil stattfinden, statt daß man ein Umgehungs-
oder Rücklaufventil benutzt. Wendet man ein Umgehungs- oder Rücklaufventil an, so
kann dieses statt im Pumpenkörper zu sitzen, auch getrennt angeordnet sein; in diesem
Falle ist es zweckmäßig in einem Gehäuse an der Arbeits- oder Verbrennungskammer
angebracht und wird ebenfalls durch den Fliehkraftregler der Maschine gesteuert.
Wenn kein Zerstäuberventil Anwendung findet, werden in der Brennstoffleitung nahe
dem Einspritzkasten des Brennstoffes zweckmäßig Rückschlagventile vorgesehen.
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Der Antrieb des Pumpenkolbens kann außer von der Kurbelwelle von einer
anderen Vorgelegewelle statt von der mit halber Maschinendrehzahl umlaufenden Welle
erfolgen, und es kann statt des beschriebenen ein anderes Getriebe zum Drehen des
Kolbens benutzt werden.
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Bei der Anwendung der Erfindung auf eine Maschine mit drei oder vier
Arbeits- oder Verbrennungskammern muß eine entsprechende Anzahl von Förderdurchlässen
unter gleichem Winkel in derselben Querebene angeordnet werden; für eine Vierzylindermaschine
würden die Achsen von Nachbardurchlässen um 9o ° gegeneinander versetzt sein, und
wenn ein Verteilerdurchlaß im Kolben vorgesehen ist, so muß der Kolben so gedreht
werden, daß der Verteilerdurchlaß abwechselnd nacheinander mit jedem Förderdurchlaß
in Deckung kommt, und es muß der Pumpenkolben jedesmal einen Förderhub ausführen.
Bisweilen können nach Maßgabe der erforderlichen Zündzeiten und der Ladungen in
den Arbeits- oder Verbrennungskammern die Durchlässe auch in verschiedenen Winkeln
am Umfange des Pumpenkolbens angeordnet sein.