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Brennstoffeinspritzpumpe. Die Sclnvierigkdt im Bau von Brennstoffeinspritzpumpen
liebt bekanntlich darin, daß die Pumpe einerseits für sehr hohe Drehzahlen gebaut
sein, muß, anderseits bei jedem Hub nur einewinzigkleineBrenns-toffmengefördern
darf. Diese kleine Brennstoffmenge soll dabei, entsprechend den Belastungsschwankungen,
in möglichst weiten Grenzen veränderbar sein, und vor allem muß ihre Einspritzung
bei jeder Umdrehung oder jedem Arbeitszyklus innerhalb eines ziemlich eng begrenzten
Zeitraumes erfolgen. Die räumlich kleinen Abmessungen, mit denen die Pumpe verwirklicht
werden muß, machen es schwierig, geeignete Organe zu sohaffen, die eine einwandfreie
Steuerung unter der angegebenen Bedingungen ermöglichen. Ebenso sind hinsichtlich
der Dichtung, Schmierung usw. erhebliche Hindernisse zu beseitigen..
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Gegenstand der Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzpumpe für schnellaufende
Motoren, die allen Anforderungen nach Möglichkeit Rechnung trägt. Dieser Erfolg
wird erreicht durch das Zusammenwirken verschiedener Anordnungen, die im einzelnen
mehr oder weniger bekannt sind.
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Zunächst ist die Steuerung in an sich bekannter Weise dadurch vereinfacht,
daß das bei hoher Geschwindigkeit der Pumpe erhebliche Schwierigkeiten verursachende
Ansaugventil fortgelassen und durch eine Schlitzsteuerung ersetzt ist. Selbsttätige
Ansaugventile schließen bei raschlaufenden Pumpen nicht rechtzeitig, weil ein Mißverhältms
zwischen Saugdruck und Federkraft besteht; auch sind sie unzulänglich, wenn die
Pumpe bei rascher und langsamer Gangart des Motors ebenso genau arbeiten und zugleich
noch ihre Fördermenge veränderlich sein. soll. Auch ein gesteuertes Ansaugventil
kommt nicht in Betracht, weil es die Bauart kompliziert und eine Schmierung der
Steuerorgane verlangt. Das Ansaugen erfolgt daher in der Weise, -daß der Pumpenkolben
bei der Aufwärtsbewegung ein Vakuum erzeugt und bei Beendigung des Hubes die Einlaßöffnung
freigibt. durch welche dann die zu fördernde Flüssigkeit in den leeren Pumpenraum
hineinstürzt. Zwecks rascherer Füllung des letzteren kann dabei die Flüssigkeit
unter Druck gestellt werden.
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Die Abdichtung des Pumpenraumes mvird gleichfalls in an sich bekannter
Weise dadurch vereinfacht, daß keine Stopfbüchse verwandt wird. Eine hinreichende
Dichtigkeit wird dadurch ,geschaffen,- daß einerseits der dünne Kolben außerhalb
des Pumpenraumes in einer verhältnismäßig langen Bohrung geführt und anderseits
auf dem Kolben eine Ölhaut-gebildet wird, die den feinen Zwischenraum zwischen Kolben
und Wandung ausfüllt und dauernd aufrechterhalten wird. Hierbei kommt vorteilhaft
.ein Öl zur Verwendung, das zähflüssiger als der zu fördernde Brennstoff ist. Zufolge
dieser Eigenschaft haftet es an dem Kolben besser an als der dünnere Be triebsstoff;
es wird durch die Bewegung des Kolbens in den abzudichtenden. Spalt hineingerissen
und mengt sich gegebenenfalls dem Brennstoff bei, jedoch nur in so geringen Spuren,
daß dieser hierdurch nicht beeinträchtigt wird. Die allmählich in den Pumpenraum
wandernde
Ölschicht bildet zugleich eine vorzügliche Schmierung, die das Fressen der Gleitflächen
hintanhält.
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Die Wirksamkeit der Dichtung wird schließlich dadurch erhöht, daß
der Kolben den Druckhub in an sich bekannter Weise mit stark gesteigerter Geschwindigkeit
(schlagartig) ausführt, so daß der zu fördernden Flüssigkeit gewissermaßen keine
Zeit gelassen wird, zwischen Kolben und Wandung zu entweichen. Bei den bekannten
Pumpen wird die gesteigerte Geschwindigkeit während des Druckhubes ausschließlich
dazu benutzt, eine gute Zerstäubung des Brennstoffes bei dessen übertritt in den
Arbeitszylinder zu erzielen. Dieser Vorteil kommt auch der Pumpe gemäß der Erfindung
zugute zu eich ergibt sich die günstige Folge, daß der Einspritzvorgang sich in
einem kurzen, genau abgegrenzten Zeitabschnitt abspielt, was für die Beeinflussung
und Beherrschung des Zünd- und Verbrennungsvorganges bei schnellaufenden Motoren
von Wichtigkeit ist. Die schlagartige Ausführung des Druckhubes wird ihrerseits
dadurch bebüusti-t, daß die Sto:pfbüch-#e, deren Reibung der raschen Bewegung des
Kolbens entgegensteht, fortgelassen ist.
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Um die abdichtende Ölschicht an der Saugöffnung nur auf möglichst
kurzer Strecke zu unterbrechen sowie um den unwirksamen Teil. des Kolbenhubes zu
vermindern, ist es vorteilhaft, für den Flüssigkeitseintritt in den Pumpenraum sehr
kleine Öffnungen zu verwenden, die z. B. nur eine dem Durchmesser des nadelförmigen
Kolbens entsprechende achsiale Länge besitzen. Es besteht dann aber eine Schwierigkeit,
den Pumpenraum in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit vollkommen zufüllen. Um
die richtige Füllung sicherzustellen, wird der Pumpenkolben zugleich zweckmäßig
derart angetrieben, daß er nach jedem Saughub während längerer Zeit, z. B. während
des größten Teiles der Umdrehung der antreibenden Nockenscheibe,. in der Stellung
verharrt, in welcher er die Füllöffnungen gerade freilegt.
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Die obengenannten Merkmale, die sich gegenseitig bedingen und in Zusammenwirkung
erst die Lösung der Aufgabe - Schaffung einer schnellaufenden Einspritzpumpe, insbesondere
für Benzinförderung o. dgl.-ergeben, finden sich gleichzeitig bei keiner der bekannten
Pumpen ähnlicher Art. Bekannt ist z. B. eine Pumpe, die keine Stopfbüchse aufweist
und mit Schlitzsteuerung für tlas Ansaugen arbeitet. Diese Pumpe besitzt aber keinen
langen, ölgedichteten Kolben und keinen Antrieb, der einen schlagartigen Druckhub
gewährleistet. Auf die Abdichtung des Pumpenraumes konnte hier verzichtet werden,
weil die Pumpe vollkommen im Öl arbeitet; diese Anordnung ist für Benzinpumpen o.
dgl. nicht anwendbar. Im übrigen sind bei der bekannten Ausführung Einlaßschlitze
vorgesehen. deren Länge gegenüber dem Pumpenhub verhältnismäßig groß ist, und die
Regelung der Fördermenge erfolgt in der Weise. daß der Pumpenhub in bezug auf diese
Einlaßschlitze verlegt wird, so daß die Schlitze mehr oder weniger freigegeben werden
und nur ein mehr oder weniger großer Teil des Hubes wirksam ist.
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Bekannt ist ferner eine Bauart einer Einspritzpumpe, bei welcher gleichfalls
die Stopfbüchse fortgelassen ist und der Druckhub schlagartig vermittels einer Ausklinksteuerung
erfolgt. Aber au--,h diese Pumpe arbeitet innerhalb der zu fördernden Flüssigkeit
sowie mit Saugventil, so daß sie für hohe Geschwindigkeiten nicht geeignet ist.
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Anderseits ist eine Einspritzpumpe bereit vorgeschlagen worden, bei
welcher der Antrieb des Kolbens mittels einer entgegen Federkraft wirkenden Kurvenscheibe
mit steil abfallenden Nocken zur Erzielung eines raschen Druckhubes erfolgt. Die
Pumpe ist aber mit einer Stopfbüchse und mit zwei Ventilen versehen, so daß sie
gleichfalls für hohe Drehzahlen nicht in Betracht kommt. Ein ähnlicher Antrieb findet
sich bei einer ebenfalls Stopfbüchse und Saugventil aufweisenden Brennstoffpumpe,
die aber keinen hinreichend steil abfallenden Nocken für den Druckhub besitzt, während
sie anderseits zwischen Saug-und Druckhub bereits eine Stillstandsperiode für den
Kolben aufweist.
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`Während bei allen diesen Ausführungen eine Schmierung und Abdichtung
des Kolbens mittels einer dauernd aufrechterhaltenen Ölschicht nicht vorgesehen
ist, ist wiederum eine Brennstoffpumpe bekannt, bei welcher unter Druck Öl in einen
den Kolben umgebenden Ringraum eingepreßt wird, um auf diese Weise eine sichere
Abdichtung und Schmierung zu .erhalten und das Eindringen der die Schmierschicht
auflösenden Förderflüssigkeit in die Führung zu verhindern. Von dieser Ausführung
unterscheidet sich die Pumpe nach der Erfindung durch das auf der Einführungsseite
des Pumpenkolbens angebrachte äußere (illbad, aus welchem der Kolben bei jeden Druckhub
.die zur Schmierung und Abdichtung dienende kleine Ölmenge einfach mitreißt, durch
die lange Kolbenbohrung sowie durch einen schlagartigen Druckhub ergebenden Kolbenantrieb.
Die genannten Mittel lassen, abgesehen von der günstigeren schlagartigen Förderung,
eine wesentliche Vereinfachung erzielen, weil sie die Einrichtung zur Zuführung
des Schmieröls unter Druck entbehrlich machen.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel
einer
nach diesen Gesichtspunkten gebauten Brennstoffeinspritzpumpe.
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Es ist a der Pumpenkörper, in dessen Bohrung sich der nadelföiznige
Kolben b bewegt. Die Bohrung ist beispielsweise an ihrem Ende durch das Druckventil
c abgeschlossen, das unter der Wirkung der Feder d steht. Wird das Ventil geöffnet,
so legt- es einen zurr Arbeitszylinder des Motors führenden e frei. In gewisser
Höhe über dem Druckventil befinden sich eine oder mehrere rund um die Bohrung angeordnete
öffnungen j, welche mit dem Einlaßkanal g in Verbindung stehen. Der Raum zwischen
dem Druckventil c und den Einlaßöffnungen f ist der eigentliche Pumpenraum, dessen
Länge zweckmäßig dem kleineren Teil der ganzen Länge der Kolbenbohrung entspricht.
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Oberhalb des Pumpenkörpers a ist ein Behälter lt ausgebildet,
der dauernd mit Öl gefüllt ist, das zähflüssiger ist als der zu fördernde Brennstoff.
Das Öl dringt in einer sehr feinen Schicht zwischen Kolben- und Pumpenkörper ein
und wird insbesondere von ersterem bei dessen Druckhub mitgerissen. Die Anordnung
der Ölkammer kann auch eine andere sein, insbesondere bei horizontaler Anordnung
der Pumpe.
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Der Antrieb des Pumpenkolbens erfolgt zwe('ktnäßig mittels eines Schwinghebels
i. Dieser Hebel besitzt eine Nase k, die mit einer in der Pfeilrichtung umlaufenden
Nockenscheibe L zusämmenliirkt. Eine Federin oder ein ähnliches, möglichst massefreies
Kraftmittel drückt den Hebel i beständig gegen die Nockenscheibe. Letztere ist nahezu
kreisförmig ausgebildet und nur an einer Stelle mit einem Ausschnitt von solcher
Form versehen, daß die Senk- und, Hubbewegungen des Schwinghebels rasch .hintereinander
und mit großer Geschwindigkeit vor sich gehen. Zweckmäßig ist dabei die Ablaufkurve
des Nockens als radial. gerichteter scharfer Absatz ausgebildet, so daß die bewegten
Teile, sobald die Nase k über den Absatz hinweggleitet, ruckartig angetrieben -werden.
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Die ruckartige Bewegung des Schwinghebels wird durch einen Anschlag
iz begrenzt. der, wieder neben:gezeichnete Doppelpfeil andeutet, ,durch irgendein
geeignetes Getriebe in seiner Lage einstellbar ist. Durch die Verstellung des Anschlages
wird die Brennstoffmenge geregelt, die beim jeweiligen Druckhub in den Arbeitszylinder
eingespritzt und beim folgenden Saughub gefördert wird.
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Das Schwinghebelgetriebe ist so eingerichtet, daß der Pumpenkolben
gerade mit der äußeren Kante der Eintrittsöffnung abschneidet, wenn die Nase k auf
dem kreisbogenförmigen Teil der Nockenscheibe gleitet. Um diese Einstellung zu erleichtern,
ist der Drehzapfen des Schwinghebels nicht fest, sondern verstellbar gelagert. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt er an einem Schraubenbolzen p, der mit
Hilfe der beiden Muttern. g und g' etwa parallel zur Kolbenachse verschoben und
festgestellt werden kann.
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Beim Saughub wird also der Pumpenkolben rasch auswärts bewegt, wobei
er im Pumpenraum ein Vakuum erzeugt. Sobald die Eintrittsöffnungen für den Brennstoff
freigegeben sind, bleibt der Kolben in der erreichten Lage stehen. Die Flüssigkeit
stürzt nun in den geschaffenen leeren Raum und vermag diesen vollkommen zu füllen.,
-da der Kolben fast während der ganzen Umdrehung in seiner Lage verbleibt. Sobald
die Nase des Schwinghebels über den Absatz der Nockensoheibe hinweggleitet, wird
der Kolben schlagartig in den Pumpenraum hineingetrieben, wodurch das Druckventil
aufgestoßen und eine dem Kolbenhub entsprechende Menge mit großer Geschwindigkeit
in den Arbeitszylinder gefördert wird.