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Brennstoffeinspritzpumpe für Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft Brennstoffeinspritzpumpen für Brennkraftmaschinen, bei denen die Steuerung
des Einspritzendes und der Druckentlastung der Einspritzleitung durch Steuerkanten
an dem Pumpenkolben erfolgt und bei denen ein Teil des von der Einspritzpumpe geförderten,
für die Einspritzung nicht gebrauchten Brennstoffes zu einem Druckflüssigkeitsverbraucher,
beispielsweise zu einem Flüssigkeitsregler, ausgeschoben wird. Eine bekannte Bauart
solcher Flüssigkeitsregler besitzt einen Kolben, der entgegen der Wirkung einer
Feder von der nach Ende des wirksamen Pumpenförderhubes ausgeschobenen Brennstoffmenge
beaufschlagt wird und der eine Drosselbohrung besitzt, welche die beiden Räume vor
und hinter dem Kolben miteinander verbindet. Aus dem Raum hinter dem Kolben wird
der Brennstoff in die Saugleitung der Einspritzpumpe oder in den Brennstofftank
zurückgeleitet.
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Bei bekannten Einspritzpumpen der geschilderten Art werden die Druckleitung
und der Arbeitsraum der Pumpe zum Zwecke der Beendigung der Einspritzung und der
Entlastung der Druckleitung gleichzeitig und gemeinsam mit einem Raum verbunden,
dessen Druck niedriger liegt als der Öffnungsdruck des Druckventils der Einspritzpumpe
bzw. des Ventils der Einspritzdüse. Die Druckleitung wird daher nur auf den Druck
dieses Raumes entlastet; die Entlastungsgeschwindigkeit und damit das Einspritzende
wie auch der Einspritzbeginn beim nächsten Pumpenhub hängen von der Höhe des Druckes
in dem Entlastungsraum ab.
Aus diesem Grunde können die bekannten
Einspritzpumpen nicht ohne Beeinflussung des Einspritzvorganges zur -Speisung von
Druckmittedverbrauchern aus dem Entlastungsraum dienen, die in diesem Raum einen
wechselnden Druck verursachen. Zur Speisung von Druckmittelverbrauchern mit höherem
Druck als dein Öffnungsdruck des Pumpendruckventils bzw. der Einspritzdüse können
die bekannten Einspritzpumpen nicht verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Beeinträchtigung des
Einspritzvorganges einem beliebigen: Druckmittelverbraucher, z. B. einem hydraulischen
Regler oder einer hydraulisch betriebenen Kraftstofförderpumpe oder einemDruckmittelspeicher
für eine hydraulische Steuerung, einen Teil des von der Brennstoffeinspritzpumpe
geförderten, für die Einspritzung nicht gebrauchten Brennstoffes unter beliebig
hohem Druck als Druckflüssigkeit zuzuführen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pumpenkolben,
nachdem er zwecks Beendigung der Einspritzung die Druckentlastung der Einspritzleitung
in einen Raum niedrigen Druckes aufgesteuert hat, den Pumpenarbeitsraum von der
Einspritzleitung absperrt und mit einer zu dem Druckflüssigkeitsverbraucher führenden
Leitung verbindet, durch die der Teil des von der Brennstoffeinspritzpumpe geförderten,
für die Einspritzung nicht gebrauchten Brennstoffes unter beliebig hohem Druck ausgeschoben
wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in mehreren Betriebsstellungen dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Schnitt durch die Bremnstoffeinspritzpumpe mit
der Ansaugstellung des Kolbens; Abb.2 zeigt dieselbe Pumpe mit der Stellung des
Kolbens zu Beginn der Einspritzung; -Abb.3 zeigt die Pumpe mit der Stellung des
Kolbens am Ende der Einspritzung; Abb. q. zeigt die Pumpe mit der Stellung des Kolbens
während der Förderung. zum Druckmittelverbraucher.
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Der Pumpenkolben, i steuert mit seiner Stirnkante die Ansaugbohrung
2, mit der Steuerkante 3 die Einspritzleitung q., mit der schrägen Überströmsteuerkante
5 die mit der Einspritzleitung verbundene Entlastungsbohrung 6 und mit der Steuerkante
7 eine zu einem Druckmittelverbraucher, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu dem
Arbeitsraum eines hydraulischen Reglers 8 führende. Leitung 9. Der Regler verdreht
in bekanater -Weise den Pumpenkolben mittels eines Zahnstangengetriebes io entgegen
der Kraft der Reglerfeder i i um seine Längsachse, so da,ß die schräge Überströmsteuerkante
5 je nach der vom Regler eingestellten Drehwinkellage des Pumpenkolbens die Entlastungsbohrung
6 früher oder später freigibt und damit die Einspritzung früher oder später beendet.
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In der in Abb. i dargestellten Kolbenstellung stehen die Ansaugbohrung
2 und die Einspritzleitung q. mit dem Pumpenraum 12 in Verbindung, der dabei durch
die Ansaugbohrung mit frischem, von einer nicht dargestellten Kraftstofförderpumpe
gefördertem Bremsstoff gefüllt wird. Beim Aufwärtsgang des Pumpenkolbens wird die
Ansaugbohrung 2 geschlossen. Der dabei verdrängte Brennstoff strömt in die Ansaugbohrung
zurück. Im Augenblick des Abschlusses der Ansaugbohrung (Abb.2) beginnt die Einspritzung
über die dann allein mit dem Pumpenraum in Verbindung stehende Einspritzleitung
q.. Die Einspritzung ist beendet, sobald die schräge Überströmsteuerkante5 die Entlastungsbohrung
6 freigibt. Der Druck in der Einspritzleitung und im Pumpenraum i2 entspannt sich
- dann über die Ausnehmung 13 des Pumpenkolbens i in die Überströml.eitung 1q..
Kurz nach dem Öffnen der Entlastungsbohrung gibt die Steuerkante 7 die zum Druckmittelverbraucher,
im vorliegenden Fall zum hydraulischen Regler 8 führende Leitung 9 frei und verbindet
sie über die Aussparung 15 und die Bohrung 16 mit dem Pumpenraum 12 (Abb. 3). Die
Förderung der Pumpe in die I@eitung 9 beginnt im Augenblick des Abschlusses der
Einspritzleitung q. durch die Steuerkante 3 (Abb. q.) und ist beendet, sobald der
Pumpenkolben seine innere Totlage erreicht hat. Da die Leitung 9 dann den einzigen
Abfluß des Pumpenraumes bildet, so kann der Druck, unter dem der Brennstoff dein
Regler 8 zufließt, z. B. durch entsprechende Bemessung der Reglerdrossel 17 beliebig
hoch bemessen werden. In der Leitung 9 kann erforderlichenfalls ein Rückschlagventil
2o vorgesehen sein. Bei einem hydraulischen Regler als Druckmittelverbraucher ist
das Ventil 2o nicht unbedingt erforderlich, da erfahrungsgemäß die beim Ausschieben
aus der Leitung 9 auftretenden dynamischen Druckstöße für das ordnungsgemäße Arbeiten
des Reglers 8 ausreichen.
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Der Regler 8 hat die Aufgabe, die Drehzahl der Maschine zu regeln.
Er arbeitet wie folgt: Die am Ende jeder Einspritzung vom Pumpenkolben i in die
Leitung 9 ausgeschobenen Brennstoff teilmengen verschieben den Reglerkolben entgegen
der Kraft der Reglerfeder i i nach rechts, während letztere in den Zeitspannen zwischen
dem Ausströmen der Teilmengen. den Reglerkolben wieder nach links zu verschieben
sucht. Diese Linksverschiebung erfolgt jedoch nur so schnell, als es der Querschnitt
der Reglerdrossel 17 zuläßt. Bei steigender Maschinendrehzahl steigt auch die sekundlich
in die Leitung 9 ausgeschobene Brennstoffmenge. Gleichzeitig wird die Zeit zwischen
den einzelnen in die Leitung 9 austretenden Teilmengen kürzer. In dieser kümeren
Zeit vermag der R.eglerkolben nicht wieder in seine linke, vor der Drehzahlsteigerung
eingenommene Ausgangsstellung zurückkehren, weil die Spannung der Reglerfeder nicht
ausreicht, die in den Arbeitsraum des Reglers eingetretene Brennstoffteilmenge in
der kurzen Zeit bis zum Eintreten der nächsten Brennstofftellmenge durch die Reglerdrossel
17 zu quetschen. Der Reglerkolben wird deshalb durch die nächste Teilmenge weiter
nach rechts geschoben als vorher.
Dadurch wird die Reglerfeder stärker
gespannt und der Brennstoff vor dem Reglerkolben unter entsprechend stärkeren Druck
gesetzt, so daß die sekundlich aus der Drossel austretende Brennstoffmenge vergrößert
wird. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis die Spannung der Reglerfeder ausreicht,
die soeben in den Arbeitsraum des Reglers ausgetretene Teilmenge in der kürzeren
Zeitspanne bis zur nächsten TeilmengenausstrÖmung durch die Reglerdrossel zu quetschen.
Der Reglerkolben vollführt dabei im Rhythmus der Teilausströmungen eine Hinundherbewegung,
deren Schwingungsmittelpunkt sich nach rechts verlagert. Es erfolgt somit über das
Zahnstangengetriebe io eine Verdrehung des Reglerkolbens i im Gegenzeigersinn. Diese
Drehung hat zur Folge, daß die schräge Überströmsteuerkante 5 die Überströmbohrung
14 früher freigibt, wodurch die zur Einspritzung gelangende Brennstoffmenge verkleinert
wird.
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Die Steuerkanten 3 und 7 können als ebene Steuerkanten in solcher
Höhe am Pumpenkolben i angeordnet sein, daß die Förderung in die Leitung 9 immer
in der kurz nach Beendigung der Vollasteinspritzung eintretenden Pumpenkolbenstellung
beginnt. Die Förderung in die Leitung 9 ist dann nur von der Drehzahl der Maschine
abhängig. Die hierbei pro Hub geförderte Menge kann durch beliebige Bemessung des
Pumpenkolbenhubes den Anforderungen des Druckmittelverbrauchers angepaßt werden.
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Eine wesentlich bessere Ausnutzung der Einspritzpumpe für die Druckflüssigkeitsbereitstellung
ergibt sich, wenn die die Einspritzleitung 4 und die die Leitung 9 steuernden Kanten
4, 7, wie in der Zeichnung dargestellt, dieselbe Schräge aufweisen, wie die die
Einspritzung beendende Übe@rströmsteuerkante 5. Dadurch wird erreicht, daß die Förderung
in die Leitung 9 unabhängig von der durch den Regler 8 bestimmten Mengenlage des
Pumpenkolbens immer kurz nach Beendigung der Einspritzung beginnt, so daß auch die
zwecks Mengenregelung von der Einspritzpumpe zurückgeförderte Brennstoffmenge dem
Druckmittelverbraucher a.ls Druckflüssigkeit zugeführt wird. Allerdings ist hiermit
die Druckflüssigkeitsmenge außer von der Drehzahl auch von der Belastung der Maschine
abhängig. Diese Abhängigkeit ist jedoch für einen Flüssigkeitsregler als Druckflüssigkeitsverbraucher
sehr günstig, da bei steigender Drehzahl entsprechend einer Entlastung der Maschine
die Druckflüssigkeitsmenge nicht nur infolge der steigenden Drehzahl, sondern zusätzlich
infolge der steigenden Überströmmenge vergrößert wird, so daß der Regler einen kleinen
Ungleichförmigkeitsgrad aufweist.
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Wenn der vom Druckmittelverbraucher geförderte Druck den Einspritzdruck
nicht übersteigt, kann ihm auch die vor dem Abschließen der Saugbohrung 2 aus dem
Pumpenraum 12 verdrängte Brennstoffmenge zugeführt werden. Zu diesem Zweck braucht
lediglich in der Ansaugleitung ein Rückschlagventil 18 vorgesehen und die Ansaugleitung
hinter dem Rückschlagventil durch eine Bohrung i9 mit der zum Druckmittelverbraucher
führenden Druckleitung 9 verbunden zu sein, wie in Abb. i strichpunktiert dargestellt
ist.
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An Stelle des hydraulischen Reglers können auch andere Druckmittelverbraucher
an die Leitung 9 angeschlossen werden. So kann z. B. eine hydraulisch betriebene
Kraftstofförderpumpe oder ein den Kraftstoff fördernder Injektor mit der aus der
Leitung 9 austretenden Druckflüssigkeit betrieben werden. Die Druckflüssigkeit kann
auch in einem Speicher gespeichert werden, um für hydraulische Steuerantriebe der
Maschine verwendet zu werden.