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Einspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen
Es ist bekannt, die Kraftstoffmengen von Einspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen durch Hubveränderungen eines durch Drehnocken betätigten Förderkolbens zu steuern. Dabei ist die Anordnung auch schon in der Weise getroffen worden, dass die vor jedem Förderhub vorhandene Ausgangsstellung des Kolbens durch die jeweilige Verschwenkung einer Hebelübertragung bestimmt ist. Die Veischwenkungen er- folgten dabei nach Massgabe von Einflussgrössen, die sich ihrerseits in einer bestimmten Abhängigkeit zu massgebenden Betriebswcrten der Kraftmaschine befanden.
Einspritzpumpe der geschilderten Art haben sich bisher ebenso wie solche, die auf davon verschiedenen Lösungsprinzipien beruhen, auf dem Markt gegenüber den seit Jahrzehnten eingeführten und ständig verbesserten Vergasern nur schwer durchsetzen köpnen. Dies ist vor allem durch den erheblichen Preisunterschied bedingt, der seinerseits eine unmittelbare Folge der konstruktiven Gestaltung der Pumpe war. Darüber hinaus waren die Schwierigkeiten bei der Einführung der Einspritzpumpen namentlich für Kraftfahrzeuge dadurch bedingt, dass an di¯sè Pumpen sowie an ihre unvermeidlich bewegbaren Teile sehr hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer'Betriebssicherheit und Lebensdauer, gestellt werden mussten.
Diese Anforderungen sind bei Verwendung der Pumpen für Otto-Motoren dadurch noch besonders hoch, dass deren Betrieb eine sehr genaue Bemessung der geförderten Kraftstoffmenge erfordert.
Den vorstehenden Anforderungen ist bei einer Einspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen, bei der eine Steuerung der geförderten Kraftstoffmengen durch Hubverändcrung eines durch Drehnocken betätigten Förderkolbens erfolgt, indem die vor jedem Förderhub vorhandene Ausgangsstellung des Kolbens durch die jeweilige Verschwenkung einer Hebelübertragung bestimmt ist, erfindungsgemäss dadurch entsprochen, dass von den in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Achsen der Nockenwelle, eines die Verschwenkung der Hebelübertragung bewirkenden Kurvenkörpers, vorzugsweise einer Raumkurve, und des Hebelzapfens die Achse des letzteren diesseits einer durchdie Nockenwellenachse und die Kolbenachse bestimmten Ebene und die Kurvenkörperachse jenseits dieser Ebene verläuft,
wobei die Kurventastwerte mittels eines einarmigen Hebels auf den Kolben zur Einwirkung kommen. Durch diese Merkmale ist nicht nur ein äusserst gedrängter Aufbau des gesamten Pumpenkörpers einschliesslich seiner Regeleinrichtung in ein-und demselben Gehäuse erzielt, sondern es ist darüber hinaus auch noch eine der. Erfordernissen genauester und trotzdem wirtschaftlichster Fertigung gerecht werdende Anordnung geschaffen, die schliesslich auch noch die Voraussetzungen dafür enthält, weitere im nachstehenden noch näher zu erörternde Bestandteile, wie einen Drehzahlgeber bzw. eine zusätzliche Schmierölpumpe nebst selbsttätiger Regelung, letzteres für Zweitaktmotoren, in sich aufzunehmen.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Einspritzpumpe der im vorstehenden gekennzeichneten Art, bei der weiterhin die drehzahlabhängige Verstellung eines Kurvenkörpers durch die Einwirkung eines zur Drehzahl des Verbrennungsmotors proportional, angetriebenen, als Ringrotor ausgebildeten Kurzschlussläufers, auf einen mit Permanentmagnetpolen ausgestatteten Innenanker erfolgt, dessen drehzahlabhängiges Moment gegen einen Kraftspeicher ausgewogen ist, derartig ausgeführt sein, dass die Achse des in dieser Weise ausgebildeten Drehzahlgebers parallel zur Nockenwelle angeordnet ist und vor-
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zugsweise in bezug auf die Achse der Nockenwelle wenigstens annähernd diametral zur Kurvenkörperachse liegt.
Die hiedurch bestimmten Lagen für die Achse eines solchen Drehzahlgebers lassen eine Ausgestaltung der sämtlichen bisher erwähnten Bestandteile der Pumpe gemeinsamen Gehäuses im Sinne des im vorstehenden hervorgehobenen Lösungsprinzips zu, indem sie den Drehzahlgeber ebenfalls in raumsparender Anordnung zu den sonstigen Bestandteilen der Einrichtung unterzubringen gestattet.
Im Ral. men der eben erläuterten erfinderischen Vorkehrungen liegt auch eine Ausbildung, bei der die Achse des Drehzahlgebers zur Nockenwelle fluchtend angeordnet ist. Sie lässt sich dabei sogar in weiterer erfinderischer Ausgestaltung in eine entsprechend hohl ausgeführte Nockenwelle einfügen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Einspritzpumpe wiedergibt, u. zw. in den Fig. 1 und 2 in teilweiser geschnittener Ansicht sowie im Grundriss, in den Fig. 3 und 4 in teilweise geschnittenen Darstellungen, u. zw. entlang den Schnittlinien AB bzw. CD der Fig. 1 und in den Fig. 5 und 6 in Längsschnitten entlang der Linie EF der Fig. 1 sowie der Linie GH der Fig. 3. Fig. 7 ist ein Längsschnitt entlang der Linie JK der Fig. 2 sowie ein Teilschnitt entlang der Linie LM.
Nach den Fig. 1 und 2 setzt sich das Gehäuse der Einspritzpumpe aus dem vorzugsweise im Spritzguss hergestellten Grundkörper 1, dem Zwischentlansch 2, dem Deckel 3 und dem angeflanschten Pum- penkörper 4 zusammen (vgl. auch Fig. 7). Die Einführung des Kraftstoffes in das Gehäuse der Einspritzpumpe erfolgt über den Schraubanschluss 5 am Pumpenkörper 4, u. zw. von einer aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Förderpumpe her. Die nicht für eine Einspritzung in die Verbrennungsräume entsprechender Kraftmaschinen verbrauchten Kraftstoffmengen treten aus dem Pumpenkörper 4 über den Schrauban schluss 6 wieder ans. Der Anschluss 6 ist mit der Drosselbohrung 7 (vgl. insbesondere Fig. 7) versehen.
Dadurch wird der Aufbau eines Druckes in dem der Bohrung 7 vorgelagerten Raum innerhalb des Pumpenkörper 4 bewirkt. Dieser Druckaufbau gewährleistet einen einwandfreien Betrieb der Einspritzpumpe auch bei hohen Drehzahlen der Kraftmaschine, auf die sie Anwendung findet, sowie bei hohen Betriebstemperaturen. Auf diese Zusammenhänge wird bei der Behandlung der Fig. 7 noch näher eingegangen werden.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-7 ist eine Einspritzpumpe, die eine Verwendung für eine Zweizylinder-Kraftmaschine zulässt. Dementsprechend weist der Pumpenkörper 4 die beiden Druckanschlüsse 8 und 9. für je einen der beiden Kraftmaschinen-Zylinder auf.
Der Antrieb der Einspritzpumpe erfolgt über die Welle 10, u. ziv. von einem Abtrieb der Kraftmaschine her. Die Welle 10 ist gleichzeitig Nockenwelle der Einspritzpumpe sowie Antriebswelle für eine mit der Einspritzpumpe verbundene und im folgenden noch näher zu behandelnde Schmierölpumpe. Der mit der Drosselklappe gekuppelte Regulierhebel 11 wird beim Betrieb der Kraftmaschine nach Massgabe der gewünschten, zu fördernden Kraftstoffmenge betätigt und beeinflusst dadurch die Einspritzpumpe in einer insbesondere an Hand der Fig. 3 und 6 noch näher zu erläuternden Weise. Auch der Einstellhebel 12 wirkt sich auf den Betrieb der Einspritzpumpe aus, was auch noch näher dargelegt werden wird. Zum Un-
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derEingriffe in die zu fördernde Kraftstoffmenge vorzunehmen, um auf diese Weise z.
B. während des Anlassens und Warmlaufens der Kraftmaschine sowie bei deren Betrieb in abnormalen Höhen- und Tempera- turverhältnissen Rechnung zu tragen. Die Grundeinstellung des Hebels 12 wird mittels der von vornherein fest eingestellten gekonterten Madenschraube 13 vorgenommen, die somit normalerweise durch den die Kraftmaschine in ihrem Betrieb Bedienenden nicht verstellt zu werden braucht. Die Hutmutter 14 am Z. wi- schenflansch 2 umgreift das freie Ende eines mittels der Mutter 15 gekonterten Anschlagstiftes, mit welchem in noch näher darzulegender Weise der Leerlauf der Kraftmaschine einstellbar ist.
Der mit dem Grundkörper 1 in einer Baueinheit verbundene Aufnahmeteil 16 dient zur Unterbringung der bereits erwähnten Schmierölpumpe. Eine solche an Hand der Fig. 4 noch näher zu erörternde zusätzliche Einrichtung ist für eineSparschmierung derTriebwerksteile, wie z. B. Kurbelwellen- und Pleuel- Lager sowie der Kolbenlaufbahnen, insbesondere bei Zweitaktmotoren, vorgesehen. Das Schmieröl gelangt dabei über den Zulaufanschluss 17 und das Innere der Pumpe zu den Schmieröldruckanschlüssen 18 und 19, von denen aus es entweder unmittelbar oder über die Verbrennungsluftförderung in das Innere der Kraftmaschine gelangt.
Nach den Fig. 3,5 und 6 werden die von den Schraubenfedern 20 und 21 umgebenden Stössel 22 und 23 durch die Drehnocken 24 und 25 angetrieben. Die Stössel 22 und 23 wirken ihrerseits in noch näher zu beschreibender Weise auf entsprechende Pumpenkolben ein.
Diese Einwirkung erfolgt über den einarmigeaHebel 26, der nach Massgabe seiner Verschwenkung um den Zapfen 27 die nockenwellenseitigen En ( & ttgen''ägr Pumpenkolben 28 und 29 bestimmt. Die entspre-
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chenden Enden der Pumpenkolben 28 und 29 werden nämlich innerhalb der Einsenkung 30 im Hebel 26 von diesem aufgenommen, u. zw. an der Stelle, an der sich die Ränder der Pumpenkolbenenden gegen die Ringstirnen von Buchsen 31 und 32 abstützen, deren ballig ausgeführte Aussenflächen letztere in entsprechend. geformten Fassungen 33 und 34 allseitig verschwenkbar sein lassen. Die Bohrungen dieser Buchsen 31 und 32 werden'von den N ; delansätzen 35 und 36 der Stössel 28 und 29 durchsetzt, sobald die Drehnocken 24 und 25 entsprechende Lagen einnehmen.
Eine Rückführung der Pumpenkolben 28 und 29 in ihre nockenwellenseitigcn Endlage 1 wird durch die Federn 37 bzw. 38 vermittelt.
Die Ausgangsstellung des einarmigen Schwenkhebels 26 wird durch den in der Führung 39 gleitenden Taststift 40 gegebenenfalls laufend verändert, u. zw. nach Massgabe der jeweiligen Lage des Kurvenkörpers 41, die sich stets durch zwei Freiheitsgrade bestimmt. Der Kurvenkörper 41 ist nämlich einerseits um seine Achse 42 drehbar und anderseits auf ihr entlang auch verschiebbar. Es kommen dadurch die verschiedensten Punkte seiner Mantelfläche 43 für die Verstellungen des Taststiftes 40 in Betracht.
Die eine Mantelfläche 43 des Kurvenkörpers 41 bildende Raumkurve berücksichtigt durch ihre axiale Verschiebung einen funktionellen Zusammenhang mit der Drosselklappenstellung der Kraftmaschine und durch ihre Drehung einen andern Zusammenhang mit ihrer Drehzahl. Beide Einflussgrössen kommen somit in jedem durch den Stift 40 abgetasteten Wert der Raumkurve 43 zur Geltung und bewirken dadurch gemeinschaftlich bestimmte Ausschwenklagen des Hebels 26 und somit wiederum jeweils verschiedene nockenwellenseitige Endlagen der Pumpenkolben 28 und 29.
Die axiale Verschiebung des Kurvenkörpers 41 erfolgt mittels des mit der Drosselklappe gekuppelten Hebels 11 über die Welle 44 (vgl. Fig. 5) und den abgekröpften Hebel 45. Die Drehung der Raumkurve 41 wird durch das Treibband 46 (vgl. Fig. 6) vermittelt, welches das Drehmoment eines mit Permanentmagnetpolen ausgestatteten Innenankers 47, der innerhalb eines als Ringrotor ausgebildeten Kurzschlussläufers 48 verschwenkt wird, gegen ein entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment des im Federgehäuse 49 untergebrachten Kraftspeichers 50 auswiegt, dessen Widerlager einstellbar ausgeführt sein kann. Über den Aussenmantel des Federgehäuses 49 erfolgt dabei die Einwirkung des Treibbandes 46.
Der sich aus dem Innenanker 47 und dem Kurzschlussläufer 48 zusammensetzende Drehzahlgeber vermittelt eine der Kraftmaschinendrehzahl proportionale Stellung der Raumkurve 41 in bezug auf ihre Ausgangslage deshalb, weil der als Ringrotor ausgebildete Kurzschlussläufer 48 über sein Stirnrad 51 von dem Stirnrad 52 der Nockenwelle 10 angetrieben wird.
Der Kurvenkörper 41 ist in der Fig. 6 in einer mittleren Betriebsstellung gezeigt. In seiner rechten Endstellung (fast geschlossene Drosselklappe, d. h. Leerlaufstellung) liegt das vorzugsweise mit einer Kugel bewehrte Ende des Anschlagstiftes 53 auf der schraubengangförmig ausgebildeten Stirnfläche 54 des Kurvenkörpers 41 an. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Stiftes 53 in den Zwischenflansch 2 lässt sich infolge des Zusammenwirkens des Stiftendes mit der schraubenförmigen Stirnfläche 54 die jeweils gewünschte Ausgangsstellung des Kurvenkörpers 41 hinsichtlich der durch seine axialen Verschiebungen zur Geltung kommenden Einflussgrösse (Drosselklappenstellung) festlegen.
An sich hätte zur Herbeiführung der jeweils gewünschten Ausgangsstellung des Kurvenkörpers 41 in axialer Richtung bei schräger Anordnung der Achse des Stiftes 53 eine zur Verschiebungsachse des Kurvenkörpers 41 senkrechte Stirnfläche genügt. Sie ist jedoch deshalb schraubenförmig ausgebildet, damit bei entsprechend hohen Tourenzahlen der Kraftmaschine (Schiebebetrieb eines Kraftfahrzeuges) durch die in diesem Teil von ihrem Fahrer nicht betätigte Drosselklappe, infolge der Einwirkung der Schraubenfläche auf den angekröpften Hebel 45, eine noch über die Leerlaufstellung hinausgehende
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Verschwenkung des Hebels 26 (Fig. 3) Zustandekommen, dass jedeBrennstofförderung unterbleibt.
Die vom Hebel 12 aus bewerkstelligte Einflussnahme auf den Betrieb der Einspritzpumpe wirkt sich durch eine Übertragung der Einstellwerte über die Welle 55 auf den dazu exzentrisch angeordneten Zapfen 27 aus. Es war schon angeführt worden, dass sich hiedurch bestimmte zusätzliche Eingriffe in die zu fördernde Kraftstoffmenge vornehmen lassen. um so z. B. während des Anlassens und Warmlaufens der Kraftmaschine sowie bei deren Betrieb in abnormalen Höhen-und Temperatur-Verhältnissen dennoch einen optimalen Kraftmaschinen-Betrieb herbeizuführen.
Nach den Fig. 4 und 5 erfolgt der Antrieb der in den Gehäuseteil 16 eingelassenen Schmierölpumpe von der Nockenwelle 10 aus über die Schnecke 56 auf das Schneckenrad 57. Dieses Schneckenrad ist mit dem Förderkolben 58 der Schmierölpumpe fest verbunden, so dass sich dieser Kolben entsprechend den dem Schneckenrad 57 eingeprägten Drehbewegungen um seine Achse verschwenkt. Dadurch kommt die in den Kolben 58 eingefräste Nut 59 mehr oder weniger in entsprechende Winkellagen zur Achse des
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Kolbens 58.
Darüber hinaus erfolgt während der Einprägung von Drehbewegungen auf das Schneckenrad 57 dessen Anheben und Senken zusammen mit dem mit ihm verbundenen Kolben 58, u. zw. durch ein unter Anlage an die Kuppe des ortsfesten Zapfens 60 erfolgendes Ablaufen der Steuerstirnfläche 61 des Schneckenrades 57 an ihr. Es wird somit das über den Zulauf 17 anstehende Schmieröl bei entsprechender Winkellage des Kolbens 58 über den Kanal 62 und seine Nut 59 in den Zylinderraum der Pumpe gefördert und über die Schmieröldruckanschlüsse 18 und 19 in das Innere der Kraftmaschine gedrückt, wobei es jeweils durch ein Kanalsystem 63 hindurchgeführt wird.
Durch den Regulierstift 64 kann die untere Endstellung des Schneckenrades 57 nach Massgabe der jeweiligen Verschwenkung des Hebels 65 um den Zapfen 66 eingestellt werden. Dadurch lassen sich die Sehmierölförderungsmengen verändern, indem eine entsprechende Verringerung des Hubs vom Kolben 58 erfolgt. Die Hubverringerungen ergeben sich dadurch, dass der Zapfen 60 nur mit entsprechend verkürzten Bahnabschnitten der gesamten wirkfähigen Stirnfläche 61 zusammenarbeitet. Das freie Ende 67 des Hebels 65 liegt gegen einen raumkurvenförmig gestalteten Abschnitt 68 des Taststiftes 40 an und kann nach Massgabe der durch die Raumkurve 41 hervorgerufenen Verschiebungen dieses Stiftes entlang seiner Achse mehr oder weniger starke Winkelausschläge des Hebels 65 bewirken.
Die Mantelfläche des Abschnittes 68 ist so gestaltet, dass die ihr entsprechend geförderte Schmierölmenge dem Schmierölbedarf der Kraftmaschine nach Massgabe der durch den gleichen Taststift 40 geregelten Kraftstoffmenge angepasst ist. Die Grundeinstellung des Hebels 65 bzw. der Lage seines freien Endes 67 zum Stiftabschnitt 68 kann durch eine nicht veranschaulichte Einrichtung in Längsrichtung zum Stiftabschnitt 68 verschoben werden.
Solche Verschiebungen können auch betriebsmässig, u. zw. dann erfolgen, wenn der Betrieb der Kraftmaschine Veränderungen des Schmierölbedarfes notwendig macht.
Nach Fig. 7 wird der Kraftstoff durch den Kolben 29 aus dem Zulaufraum 69 angesaugt, wobei das Saugventil 70 die Öffnung und Schliessung des Zylinderraumes 71 bewirkt. Bei Umkehr der Kolbenbewegung und dementsprechendem Übergang vom Saug- zum Druckbetrieb wird der im Zylinderraum 71 vorhandene Kraftstoff über das Druckventil 72 und den Druckanschluss 9 zu der nicht mehr dargestellten Druckleitung und der ebenfalls nicht ersichtlichen Düse am Kraftmaschinenverbrennungsraum geleitet.
Dabei erfolgt die Abdichtung des Kolbens 29 vorzugsweise durch die elastische Abdichtung 73, wobei der Kolben 29 seine Führung durch die mit Schiebesitz auf ihn aufgepasste Hülse 74 erhält.
Der aus dem Innenanker 47 und dem Ringrotor 48 bestehende Drehzahlgeber ist mit seiner Achse dem schon eingangs hervorgehobenen erfinderischen Merkmal entsprechend stets parallel zur Nockenwelle ausgerichtet. In bezug auf die Achse der Nockenwelle 10 kann sich der Drehzahlgeber mehr oder weniger diametral zur Achse 42 des Kurvenkörpers 41 befinden. Diese bei der Ausführung nach Fig. 3 nur noch in sehr geringem Masse eingehaltene Lagenbestimmung kann im Rahmen des in erster Linie in Betracht kommenden erfinderischen Merkmals auch völlig preisgegeben sein, so dass sich der Drehzahlgeber lediglich irgendwo in demjenigen Halbraum zu der durch die Achse der Welle 10 und die Achse des Kolbens 29 bestimmten Ebene befinden kann, in welchem nicht auch der Kurvenkörper 41 vorgesehen ist.
Dabei muss nur darauf Bedacht genommen sein, dass der Drehzahlgeber oberhalb eines Schmierölspiegels angeordnet bleibt, der im Pumpengehäuse aus Betriebsgründen aufrechterhalten werden muss und erforderlichenfalls über den Einfüllstutzen 75 ergänzt werden kann.
Kann wegen der Eigenart der vorliegender Kraftmaschine auf einen Drehzahlgeber völlig verzichtet werden, dann lässt sich derjenige Freiheitsgrad des Kurvenkörpers 41, auf den sonst die Motordrehzahl als Regelgrösse zur Einwirkung gebracht wird, für anderweitige Einflussgrössen ausnutzen, wie sie beispielsweise durch die Wichte beim Betrieb von Flugzeugmotoren gegeben ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspritzpumpe für Verbrennungskraftmaschinen, bei der eine Steuerung der geförderten Kraftstoff- mengen durch Hubveränderungen eines durch Drehnocken betätigten Förderkolbens erfolgt, indem die vor jedem Förderhub vorhandene Ausgangsstellung des Kolbens durch die jeweilige Verschwenkung einer Hebelübertragung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass von den in einem gemeinsamen Gehäuse (1,2) angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Achsen der Nockenwelle (10), eines die Verschwenkung der Hebelübertragung bewirkenden Kurvenkörpers (41), vorzugsweise einer Raumkurve, und des Hebelzapfens (27) die Achse des letzteren diesseits einer durch die Nockenwellenachse und die Kolbenachse bestimmten Ebene und die Kurvenkörperachse jenseits dieser Ebene verläuft,
wobei die Kunentastwerte mittels eines einarmigen Hebels (26) auf den Kolben (29) zur Einwirkung kommen.
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