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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zum Fördern zweier Flüssigkeiten, vorzugsweise
Kraftstoff und Schmieröl zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, mit zwei einfachwirkenden Förderkolben, die in zugeordneten Zylindern angeordnet und gegenüber diesen mittels eines gemeinsamen Antriebsorganes zu axialen Relativbewegungen gleichen Hubes und gleicher Phase antreibbar sind.
Bei Brennkraftmaschinen ist es wünschenswert, dass das Brennstoff-Luftverhältnis der Mischung nach dem
Start und während des normalen Warmlaufens entweder relativ konstant bleibt, oder, über weite Drehzahl- und
Belastungsbereiche, geringfügig innerhalb gewünschter Grenzen geändert werden kann. Es wird im allgemeinen angestrebt, dass das Verhältnis entweder konstant bleibt oder sich geringfügig umgekehrt zur Motordrehzahl ändert. Die meisten Verbrennungsmotoren besitzen eine Füllungsregelung, die grundsätzlich das vom Motor abgegebene Drehmoment steuert. In den meisten Vergasermotoren wird das Drehmoment durch die
Drosselklappe gesteuert, die den Wert des Brennstoff-Luft-Gemisches verändert, das während des Hubes vom
Zylinder angesaugt wird.
Die Menge des Gemisches, die pro Hub angesaugt wird, bestimmt auch die Luftmenge, die pro Hub in den Vergaser eingesaugt wird und infolge des Venturi-Prinzips, nach dem der Vergaser arbeitet, ändert sich die Brennstoffmenge, die mit der Luft gemischt wird, ziemlich proportional. Da die durch den
Vergaser strömende Luft im wesentlichen auch den Brennstofffluss steuert, bleibt das Brennstoff-Luft-Verhältnis der Mischung im wesentlichen über weite Drehzahlbereiche konstant und unerwünschte Veränderungen können leicht durch unterschiedliche Massnahmen, so beispielsweise durch Nadelventile, die in Abhängigkeit vom
Motorvakuum arbeiten, korrigiert werden.
Während Brennstoffeinspritzmotoren gegenüber Vergasermotoren eine Anzahl Vorteile aufweisen, besitzen bisherige Brennstoff-Einspritzsysteme nicht die zuvor beschriebene automatische Mischungserhaltungstendenz der
Vergaser. Bei Brennstoffeinspritzmotoren wird das abgegebene Drehmoment gewöhnlich durch gleichzeitige
Veränderung der Brennstoffmenge pro Pumpenhub und der Luftmenge pro Hub gesteuert, wobei die
Drehmomentensteuerung beides einstellt, die Veränderung der Brennstoffmenge pro Hub und die Stellung der
Drosselklappe in der Luftzuführung.
Wenn bei einer gegebenen Einstellung der Drehmomentensteuerung ein Abfallen der Motorbelastung ein
Ansteigen der Motordrehzahl hervorruft, verursacht der ansteigende Luftstrom einen stärkeren Druckabfall innerhalb des Luftansaugestutzens, wodurch die pro Kolbenhub angesaugte Luftmenge herabgesetzt wird. Wenn sich die angesaugte Luftmenge pro Hub verringert, und die pro Hub gepumpte Brennstoffmenge gleichbleibt, erhöht sich in unvorteilhafter Weise das Brennstoff-Luft-Verhältnis.
Wenn auch eine derartige Veränderung des
Brennstoff-Luft-Verhältnisses bei zahlreichen Anwendungen nicht als ernsthafte Beeinträchtigung angesehen wird, ist es jedoch bei gewissen andern Anwendungen, vor allem bei jenen, wo der Motor abwechselnd unter sehr weit variierenden Lastbedingungen zu arbeiten hat, wünschenswert, dass die Brennstoffabgabe nicht nur umgekehrt zur Motordrehzahl oder direkt mit der Maschinenbelastung variiert, sondern ebenso auch mit der Einstellung der Hauptsteuerung. Die Veränderung der Brennstoffabgabe mit dem Ziel, ein gewünschtes Brennstoff-Luft-Verhältnis zu behalten, wird"Zusatzsteuerung"genannt. Es ist ein Hauptvorteil der gegenständlichen Erfindung, dass mit ihr verbesserte Brennstoffeinspritzanordnungen geschaffen werden können, die eine wirkungsvollere und sicherere Zusatzsteuerung aufweisen.
Die Zusatzsteuerung oder automatische Variation der Brennstoffabgabe mit der Motordrehzahl, mit dem Ziel, die Brennstoff-Luft-Mischung relativ konstant zu halten, ist bisher in Verbindung mit Diesel-Motoren und gewissen Verbrennungsmaschinen mit Brennstoffeinspritzung bekannt geworden. Ein bekanntes System arbeitet beispielsweise nach der USA-Patentschrift Nr. 3, 443, 554. Derartige Anordnungen, von denen die Erfindung ausgeht, benötigen jedoch einen Zentrifugalregler und/oder sehr aufwendige und teure Mechanismen, die die Zusatzsteuerung sicherstellen. Ein sehr wesentlicher Vorteil der gegenständlichen Erfindung liegt darin, eine Zusatzsteuerung zu schaffen, die einfachere und wirtschaftlichere Teile verwendet, die leichter konstruiert und sehr zuverlässig sind.
Die gegenständliche Erfindung erlaubt es, extrem aufwendige und teure Mechanismen durch nur ein federbelastetes Absperrventil zu ersetzen.
In einigen bekannten Anordnungen zur Brennstoffeinspritzung variiert der höchste Druck, der in der Einspritzpumpe während eines Motorzyklus entwickelt wird, im wesentlichen sowohl mit der Motordrehzahl als auch mit der Einstellung der abzugebenden Brennstoffmenge in der Füllungsregelung, wogegen in verschiedenen andern Anordnungen der maximale Druck sich im wesentlichen nur mit der Motordrehzahl verändert und unabhängig ist von der Brennstoffeinstellung in der Füllungsregelung.
Wie weiter unten ausgeführt wird, kann die Zusatzsteuerung in manchen Anordnungen nur durch ein mit konstanter Federspannung belastetes Absperrventil erreicht werden, und in andern bekannten Anordnungen kann eine Zusatzsteuerung sehr einfach durch ein federbelastetes Absperrventil in Verbindung mit Mitteln zur Veränderung der Federspannung als Funktion der Einstellung der Brennstoffabgabe durch die Hauptsteuerung erreicht werden. Daher sind weitere Vorteile der Erfindung darin zu sehen, eine wirksame Zusatzsteuerung für Brennstoffeinspritzanordnungen beider Systeme zu schaffen.
Die gegenständliche Erfindung kann leicht mit Brennstoffeinspritzanordnungen für Viertaktmotoren und Zweitaktmotoren zusammenarbeiten. Darüberhinaus ist die Erfindung auch leicht anwendbar sowohl in Verbindung mit Einzylinder- als auch mit Mehrzylinder-Motoren einschliesslich solcher, die Verteileranordnungen
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besitzen, um nacheinander viele Zylinder in einer Reihenfolge zu versorgen. Die Erfindung ist auch auf Geräte gerichtet, welche eine derartige Vielseitigkeit sicherstellen.
In Brennstoffeinspritzsystemen werden einige grundsätzlich unterschiedliche Kolbenpumpen mit veränderlicher Brennstoffabgabe verwendet. Ein Ziel der gegenständlichen Erfindung ist es, eine Zusatzsteuerung zu schaffen, die mit jeder der unterschiedlichen Pumpen zusammenarbeiten kann. Einige unterschiedliche
Rotationspumpen mit einstellbarer Brennstoffabgabe werden ebenfalls in Brennstoffeinspritzsystemen verwendet und ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Zusatzsteuerung für derartige Pumpen zu schaffen. Die Erfindung ist anwendbar auf jede Brennstoffeinspritzanordnung, in der Pulsationspumpen und/oder Verteiler Verwendung finden, derart, dass ein in Übereinstimmung mit der Motor- und Pumpendrehzahl veränderlicher Druckspitzenimpuls während eines Pumpenzyklus auftritt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine einfache Zusatzsteuerung geschaffen werden kann, die darüberhinaus als Drehzahlwächter oder -begrenzer fungiert. Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, eine einzige Zusatzsteuerung zu schaffen, die zugleich auf Motorbeschleunigungen und -verzögerungen anspricht und die das Brennstoff-Luft-Gemisch in einer gewünschten Weise variiert, wenn der Motor beschleunigt oder verzögert.
Erreichbar ist das Erfmdungsziel durch eine Anordnung, bei welcher in an sich bekannter Weise die eine der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten innerhalb der andern vorgesehen ist und bei welcher eine der Kolben-Zylinder-Einheiten zugleich als Kolbenschieber für die beiden Flüssigkeiten ausgebildet ist, indem für jede der beiden Flüssigkeiten der Zylinder als Schieberspiegel eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung und der Kolben als Schieber je einen durch Steuerkanten begrenzten, mit einem zugeordneten Zylinderdruckraum verbundenen Flüssigkeitskanal aufweist, der während eines Druckhubes nacheinander zuerst nur mit einer zugeordneten Einlassöffnung, sodann gleichzeitig mit dieser und einer zugeordneten Auslassöffnung und schliesslich nur mit der Auslassöffnung kommuniziert,
wobei die Relativlagen zwischen den Flüssigkeitskanälen und den ihnen zugeordneten Einlass- bzw. Auslassöffnungen mittels Kolbenverdrehung veränderbar sind, um die Hubpunkte zu variieren, in welchen während eines Druckhubes die Freigabe der jeweiligen Auslassöffnung bzw. der Abschluss der zugeordneten Einlassöffnung erfolgt und demzufolge die Pumpwirkung einsetzt.
Hiebei kann durch verschiedenartige geometrische Gestaltung der Steuerkanten im Schieberspiegel und der Kanten der Flüssigkeitskanäle im Kolbenschieber im Verein mit Verdrehbarkeit des Kolbens entweder das Mischungsverhältnis oder die Fördermenge je Hub oder beides einer vorgegebenen Gesetzmässigkeit angepasst werden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand beispielsweiser Ausführungsformen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, näher erläutert. Dabei werden sich weitere Erfindungsmerkmale ergeben.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpe, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung 3-3 auf die Pumpe nach Abnahme eines Deckels, Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm der dargestellten Pumpe, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der
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Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 5, und Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Pumpe.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Einspritzpumpe nach der Erfindung, Fig. 4 ein Schlitzdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise.
Die Brennstoffeinspritzpumpe besitzt ein Befestigungslöcher --20f-- aufweisendes Gehäuse --20--,
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--21-- und- gelagert und durch eine öldichtung --26-- in einer Wand des Gehäuses --20-- in dieses eingeführt und trägt einen exzentrischen Nocken-27-, der innerhalb einer Kammer --28-- angeordnet
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--20-- enthältKammer --28-- hineinreicht. Eine im wesentlichen zylindrische Buchse --29a-- ist in die Bohrung - 29-eingepresst und ein Kolben --30-- mit mehreren, später beschriebenen Öffnungen ist innerhalb der Buchse--29a--angeordnet.
Eine Steuerstange--31--ist drehbar im rückwärtigen Lagerschild--21-gelagert und gegen axiale Verschiebung durch Sicherungsringe--32a, 32b--gesichert, die mit Schlitzen im Mantel der Steuerstange--31--zusammenwirken.
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belasteten Kolben--30--mit der Steuerstange --31--, wobei die gabelförmigen Enden der Feder--33-- mit Stiften-34 und 35-zusammenwirken, die durch die jeweiligen Enden der Stange --31-- und des Kolbens --30-- hindurchgesteckt sind.
Sobald die Kurbelwelle des Motors die Riemenscheiben--24--und die Welle --23-- dreht, bewegt der exzentrische Nocken-27-während eines Teiles jeder Umdrehung den Kolben --30-- gegen die Kraft der Feder --33-- nach rechts, wohingegen die Feder-33-während
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eines andern Teiles jeder Umdrehung den Kolben --30-- nach links zurückführt, so dass der Kolben --30-während jeder Umdrehung des Nockens--27--innerhalb der Buchse --29a-- um eine vorherbestimmte Distanz hin- und herbewegt wird.
Weil die Steuerstange--31--drehbar im Lagerschild --21-- und der Kolben --30-- drehbar in der Bohrung --29-- gelagert sind, bewirkt eine Winkelverstellung der Steuerstange --31-- über die Feder --33-- eine ebensolche Winkelverdrehung des Kolbens-30-.
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Richtung der Buchse --29a--, aufweist.
Der Öleinlassschlitz-34-in der Buchse --29a-- ist mit der Kammer --28-- über einen Durchlass --41--, einem axial in die Buchse --29a-- eingearbeiteten Schlitz, verbunden. Der Ölauslassschlitz --35-ist über einen Durchlass --42a-- und einen Durchlass --42b-, in welchem ein Absperrventil--SO--
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--43-- imBrennstoffauslassschlitz --37-- steht über die Durchlässe-47a, 47b-und ein Absperrventil --51- mit der Mischkammer --43-- in Verbindung.
Die Vertiefungen--38, 39-auf dem Kolben --30-- haben einen V-förmigen Querschnitt, dessen Tiefe jeweils der Hälfte des Kolbendurchmessers entspricht, so dass die Spitzen jeder V-förmigen Vertiefung um etwa 1800 um den Kolben --30-- herum voneinander entfernt sind. Der Kolben --30-- ist um 90 verdreht in bezug auf seine Arbeitslagen dargestellt, um eine bessere Ansicht der V-förmigen Vertiefungen
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sich senkrecht zur Achse--x-x--erstrecken.
Die Beziehung der V-förmigen Vertiefung--38--zu den Öleinlass- und Auslassschlitzen --34 und 35-und die ähnliche Beziehung der V-förmigen Vertiefung-39zu den Brennstoffeinlass-und Auslassschlitzen--36 und 37-- sind übersichtlicher dargestellt im geometrischen Diagramm der Fig. 4, worin die äussere Fläche des Kolbens --30-- und die innere Fläche der Buchse - -29a-- in Abwicklung oder im abgerollten Zustand und in Überdeckung gezeigt sind. Die Verwendung eines V-förmigen Fräswerkzeuges mit geraden Seiten ergibt Vertiefungen, wie sie bei-38 und 39-in Fig. 4 gezeigt sind.
Die Schlitze-34, 35--, bzw.-36, 37-- für die eine bzw. andere Flüssigkeit und damit die Steuerkanten können auch schräg zueinander liegen (in Fig. 4 strichliert eingetragene Schlitze --36a, 37a-- für Brennstoff).
Fig. 4 stellt in durchgehenden Linien einen Zustand dar, worin der Kolben --30-- in seiner linken Wegbegrenzung liegt und durch die Steuerstange --31-- bis zu einem Winkel gedreht worden ist, bei dem eine
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bezug auf die Schlitze-34 bis 37-in Fig. 4. Sobald sich der Kolben --30-- in Fig. 4 nach rechts bewegt, deckt sich die V-förmige Vertiefung --38- weniger und weniger mit dem Einlassschlitz --34-- und nähert sich mehr und mehr einer Position, in welcher sie sich mit dem Schlitz--35--deckt.
Die Form der
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während des gesamten Hubes mindestens mit dem einen oder dem andern Schlitz--34 oder 35--in Verbindung steht, und in allen Winkelpositionen des Kolbens --30-- wirkt die Vertiefung --38-- während eines bestimmten Teiles eines jeden Hubes mit beiden Schlitzen--34 und 35--zusammen.
Befindet sich der Kolben --30-- in einer Winkellage, die in Fig. 4 mit durchgehenden Linien dargestellt ist, deckt sich die Vertiefung --38-- mit dem Schlitz --34-- während des grössten Teils des Kolbenhubes, dessen gesamte Länge durch den Abstand-s--in Fig. 4 dargestellt ist, und mit dem Schlitz --35-- nur während einer geringen Endstrecke des nach rechts gerichteten Kolbenhubes.
Wenn der Kolben --30-- innerhalb der Bohrung --29-- beispielsweise in eine Mittelposition gedreht wird, in der die Vertiefung --38-- mit gestrichelten Linien angedeutet und mit --38a-- bezeichnet ist, trennt sich die Vertiefung-38a-während des nach rechts gerichteten Kolbenhubes früher vom Einlassschlitz und steht während des wesentlichen Teiles des Hubes mit dem Auslassschlitz --35-- in Verbindung. Wenn der Kolben --30-- innerhalb der Bohrung --29-- noch weiter gedreht wird, ist die nunmehr mit --38b-- bezeichnete Vertiefung vom Einlassschlitz --34-- abgeschnitten und steht mit dem Auslassschlitz-35-schon sehr früh während des nach rechts gerichteten Kolbenhubes in Verbindung.
Durch die Winkelverstellung des Kolbens
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- innerhalb der Bohrung --29-- mit der Steuerstange --31-- lassen sich die relativen Zeiten während des Kolbenhubes steuern, während der die beiden Schlitze-34 und 35-mit der Vertiefung --38-- des beweglichen Kolbens zusammenwirken.
Die Vertiefung --39-- wirkt relativ zu den Schlitzen-36 und 37-in genau derselben Weise wie die Vertiefung --38-- in bezug auf die Schlitze-34 und 35--. Weil die Vertiefungen --38 und 39-auf dem Kolben --30-- eine feste Entfernung zueinander haben und weil die Schlitze-34 bis 37-feste Entfernungen zueinander in der Buchse--29a--aufweisen, ist das öffnen und Schliessen der Einlass- und Auslassschlitze permanent zueinander synchronisiert.
Es bedarf keiner Nachjustierung und kann nicht aus der Einstellung herausgelangen.
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l lässt- gegen eine Kammer--64--abzudichten. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Ventil --61a bis 63--entbehrlich und der Kolben--61--kann, wenn gewünscht, fest mit dem rechten Ende der Kammer --60-- verbunden werden, so dass auch die innere Feder --62-- nicht mehr erforderlich ist.
Selbst wenn kein Ventil oder Durchlass bei --63-- vorgesehen ist, sollte das rechte Ende des Kolbens --61-- nicht festgesetzt werden, um der Feder --62-- zu erlauben, den Kolben --61-- nach rechts gegen das geschlossene Ende der Kammer--60--zu treiben, um so dem Kolben --61-- eine Bewegung zu ermöglichen und eine dauernde Befestigung an der Kammer --60-- zu vermeiden, um ernsten Einstellungsproblemen vorzubeugen.
Um die Arbeitsweise der Brennstoffeinspritzung nach Fig. 1 zu verstehen, wird zunächst angenommen, dass sich der Kolben --30-- an seiner linken Begrenzung befindet und dass die Kammer-28-, der Durchlass --41--, der Öleinlassschlitz --34--, die V-förmige Vertiefung --38-- und die Kammer-65- (der Teil der Bohrung --55-- an der linken Seite des Kolbens--61--) alle mit öl gefüllt sind.
Sobald der exzentrische Nocken --27-- den Kolben --30-- nach rechts treibt, wird der Kolben-61-01 aus der Kammer --65-- austreiben und, sofern die V-förmige vertiefung --38-- ausschliesslich mit dem Einlassschlitz --34-- in Deckung ist, wird öl zunächst durch den Einlassschlitz-34-in die Kammer
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zurückgepumpt,--34-- in die Kammer --28-- beschleunigt wird. Nach weiterer Rechtsbewegung des Kolbens-30gelangt die Vertiefung --38-- in Deckung sowohl mit dem Einlassschlitz-34-als auch dem Auslassschlitz - -35--, so dass dann öl durch beide Öffnungen ausgegeben wird.
Nach noch weiterer Rechtsbewegung des
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--34-- geschlossen,--34-- geschlossen sind, werden-um es nochmals zu wiederholen-durch die Winkelpositionen des Kolbens --30--bestimmt.
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- 39-- zurück in den Brennstofftank --46-- transportiert und dann während des letzten Teiles des Rechtshubes durch den Brennstoffauslassschlitz --37-- und über das Absperrventil --51-- an die Mischkammer --43-- abgegeben.
Wegen der festen Beziehungen zwischen den Vertiefungen-38, 39-und den Schlitzen-34 bis 37-findet ein Rückpumpen des öls durch den Einlassschlitz-34-während derselben Hubstrecke statt, während der Brennstoff über die Brennstoffeinlasskammer --64-- in die Versorgungsleitung --45a-- zurückgepumpt wird, und ein Vorwärtspumpen des öls durch das Absperrventil - ereignet sich während desselben Hubteiles, innerhalb dessen Brennstoff durch das Absperrventil --51-- gepumpt wird, und durch eine Verdrehung des Kolbens --30-- vermittels der Steuerstange-31lassen sich die jeweiligen vorwärts-und rückwärtsgepumpten Mengen während einer gegebenen Hublänge für beide Flüssigkeiten regeln.
Da der Ölauslassschlitz --35-- und der Brennstoffauslassschlitz--37--für denselben Teil jedes Rechtshubes des Kolbens --30-- geöffnet sind, hängen die relativen Beträge der beiden während jedes Rechtshubes gepumpten Flüssigkeitsmengen nur von dem Verhältnis der effektiven Kolbenflächen
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bei einem gegebenen Rechtshub gepumpt. Da die relativen Brennstoff-und ölmengen durch die entsprechenden effektiven Kolbenflächen festgelegt sind, wird immer ein gewünschtes Brennstoff-ölverhältnis in einer Mischung erreicht, und zwar unabhängig von den Beträgen der während eines gegebenen Kolbenhubes gepumpten Flüssigkeiten.
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An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, ; dass infolge des genauen Abstandes der Schlitze und der V-förmigen Vertiefungen bei einer extremen Winkellage des Kolbens --30-- erreicht werden kann, dass die Einlassschlitze--34 und 36--ganz zu Beginn des Rechtshubes geschlossen und die Auslassschlitze --35 und
37-- geöffnet werden, wodurch sich eine maximale Fördermenge einstellt. Man kann auch eine andere extreme Winkellage einstellen, bei der nur geringe oder keine Flüssigkeitsmengen gepumpt werden.
Wichtig ist jedoch, dass alle Winkelpositionen des Kolbens--30--mindestens eine leichte Überlappung zwischen dem Öffnen der Auslassschlitze und dem Schliessen der Einlassschlitze gewährleisten, damit eine Blockierung der Flüssigkeit die Einspritzpumpe nicht zerstört.
Es ist möglich, die Beziehungen zwischen den Schlitzen und den Vertiefungen zu variieren, so dass die Zeit, zu der der Brennstoffeinlassschlitz schliesst und die Zeit, zu der der Brennstoffauslassschlitz öffnet, nicht immer dieselben Zeiten sind, zu denen der öleinlassschlitz schliesst und der Olauslassschlitz öffnet, wobei jedoch die Zeiten stets variieren in Übereinstimmung mit der Winkelstellung des Kolbens--30--.
In der Pumpe nach der Erfindung kann ein Vorwärtspumpen nicht vor dem öffnen eines Auslassschlitzes beginnen, unabhängig davon, ob die Flüssigkeitsversorgung unter Druck steht oder nicht, und deshalb bleibt der Beginn des Vorwärtspumpens im wesentlichen unabhängig von der Pumpengeschwindigkeit und von der Vorspannung des Absperrventiles.
Die Kammer --28-- in Fig. 1 ist mit einem Öltank --75-- über ein Absperrventil --68-- verbunden.
Sobald der Kolben--30--seinen nach links gerichteten Rückhub beginnt, vergrössert sich der Druck in der Kammer--28--und steigt während des Rückhubes weiter bis auf ein Maximum an, das durch die Einstellung des Absperrventiles-68-vorgegeben wird. Gleichlaufend zum Rückhub des Kolbens --30-- verhindert das Ölauslass-Absperrventil --50-- einen Rückfluss des öls aus der Mischkammer --43-- und deshalb entsteht am Schlitz--35--und innerhalb der Kammer--65--und der V-förmigen Vertiefung--38--ein sich vergrösserndes Teilvakuum.
Wenn der Kolben --30-- genügend weit zurückgekehrt ist, so dass sich die V-förmige Vertiefung --38- mit dem Einlassschlitz --34-- deckt, wirken der überdruck in der Kammer --28-- und das Teilvakuum in der V-förmigen Vertiefung --38-- sowie der Kammer --65-- zusammen, um das Öl aus der Kammer --28-- durch den Schlitz --34-- zu treiben und die Kammer-65- während des letzten Teiles des Rückhubes sehr schnell zu füllen.
Da in ähnlicher Weise der Brennstoffeinlassschlitz--36--mit dem Versorgungstank--46--über das Absperrventil --74-- verbunden
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--30-- in--45a- zwischen dem Schlitz --36-- und dem Absperrventil --74- aus. Der Beginn des Rückhubes verursacht ebenfalls ein Teilvakuum am Schlitz--37--, in der Kammer --60- und in der V-förmigen Vertiefung --39-- und wenn sich die V-förmige Vertiefung--39--mit dem Schlitz --36-- nahe am Ende
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--76-- verbundengefüllt werden, wenn der Motor schnell mit einer merkbaren Belastung läuft,
und die Kombination von Druck und Vakuum zum schnellen Füllen der Kammern ist ein bedeutendes und vorteilhaftes Merkmal der Erfindung.
Gemäss Fig. 1 ist die Brennstoffleitung vom Tank--46--mit der Kammer--64--verbunden, mit der ebenfalls das Ventil --61a bis 63--zusammenarbeitet. Man erkennt, dass das in der Kammer--60-- während des Rückhubes entstehende Vakuum einen Druckunterschied am Ventil --61a bis 63-erzeugt, der durch die Wahl der Fläche des Ventils --61a-- veranlasst werden kann, die Kraft der Feder--62--zu überwinden und den Kolben-61-während jedes Rückhubes nach links zu treiben, so dass die Kammer --60-- aus der Kammer --64-- über das Ventil --61a bis 63-sich ebenso füllen lässt wie durch den
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eine nützliche Sicherheit.
Gemäss Fig. 1 wirkt der Brennstoffdruck in der Kammer --60-- auf den Kolben --61-- ein und versucht, diesen gegen die kombinierten Kräfte der Feder --62-- und des öldrucks in der
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Wenn das öl aus dem Tank --75-- auslaufen sollte, verringert der Verlust des öldrucks in Kammer --65-- die nach rechts gerichtete Kraft am Kolben --61--, woraufhin der Brennstoffdruck in Kammer --60-- die Kraft der Feder --62-- überwindet, so dass das Ventilende-61a-vom Ventilsitz-63abhebt. Der Brennstoff der Kammer --60-- wird dann durch das Ventil --61a bis 63--in die Kammer - -64-- ausgetragen und nicht durch den Auslass-37-gepumpt, so dass der Motor aussetzt. Das Ventil - 61a bis 63-kann, wenn dies gewünscht wird, an eine Leitung angeschlossen sein, welche den Brennstoff lediglich ablässt, vorzugsweise aber ist es-wie dargestellt-mit der Kammer --64--rückverbunden.
Um auch bei Kälte die Förderung von Öl mit geringer Viscosität aus dem Vorrats tank --75- zur Einspritzdüse sicherzustellen, wird dauernd ein Spülluftdruck (etwa 0, 7 bis 1, 2 atü) vom Kurbelkasten-14-des Motors über ein Absperrventil--77--an den öltank --75-- angelegt, der durch eine druckdichte Kappe
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Wenn an den öltank Druck in der erwähnten Art angelegt wird, ist ohne Ventil ein ebenso sicherer Zusammenschluss geschaffen, wie er in Verbindung mit dem Ventil --61a bis 63-beschrieben worden ist.
Wenn der öltank --75-- derart unter Druck steht, wird, sobald alles Öl verbraucht ist, unter Druck stehende Luft in die Kammern-28 und 65-und von dort aus-obzwar die Dichtigkeit zwischen Kolben-61und Bohrung --55-- zum Pumpen von Öl ausreicht-am Kolben-61-vorbei in die Kammer-60- gelangen, wo sie den unter niedrigem oder Atmosphären-Druck stehenden Brennstoff vertreiben und den Motor abstellen wird, um dadurch eine Zerstörung zu verhindern, wenn das öl vollkommen aufgebraucht ist.
Die Fig. 5 bis 9 stellen eine abgewandelte Form der Einspritzpumpe dar. Die Teile, die entsprechenden Teilen in Fig. 1 ähnlich sind, erhalten die gleiche Bezugsziffer, jedoch mit einer davorstehenden 1, d. h., dass der Kolben --30-- nach Fig. 1 dem Kolben --130-- in Fig. 5 entspricht. Das von der Kurbelwelle angetriebene Rad --124-- dreht die Welle --123-- mit dem Nocken-127--, der das Zwischenstück --81-- bewegt, welches in einem Lager --82-- mit einer O-Ringdichtung --83a-- gelagert ist. Das rechte Ende des Zwischenstückes --81-- liegt gegen das linke Ende des Kolbens --130-- an, der sich in der Buchse - hin-und herbewegt.
Eine Feder--133-, von der nur ein Teil gezeigt ist, liegt zwischen dem Kopf teil --122-- und dem rechten Ende des Kolbens --130-- und führt diesen zurück. Ein unterer Zahnsektor-83--, der am Kolben --130-- befestigt ist, kämmt mit einem oberen Zahnsektor-84-an einer Steuerstange-131--, so dass eine Drehung der Stange --131-- die Winkelstellung des Kolbens
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130-verändert.- 130-hin-und herbewegt. Öl gelangt in die Kammer --128-- über einen Rohranschluss-128a-an der Seite des Gehäuses --120--.
Die Buchse --129a-- ist mit öl-und Brennstoffeinlassschlitzen - -134, 136-- und mit Öl- und Brennstoffauslassschlitzen --135 und 137-versehen. Ein Ölkolben --161-- wird von einer inneren chraubenfeder --162--nach rechts gegen den Kopfteil --122--gedrückt.
In das Gehäuse --120-- gebohrte Öffnungen --142a und 147a-verbinden die Auslassschlitze mit sich in
Längsrichtung erstreckenden Durchlässen, in denen Absperrventile--150 und 151--angeordnet sind. Stopfen - 14 2c, 147c-verschliessen die Enden der Öffnungen --142a und 147a--.
Die dargestellten Absperrventile--150 und 151--an der Auslassseite der Einspritzpumpe enthalten elastische oder Gummi-"Entenschnabel"-Ventile. Jedes Ventil ist mit der Mischkammer --143-- in dem Kopfteil--122-- verbunden.
Die Brennstoffkammer --164-- ist über zwei Anschlüsse --145c und 145d-- (Fig. 7) mit vorgespannten "Entenschnable"-Ventilen --90,91-- mit dem Brennstoffbehälter --146-- verbunden. Wenn die Pumpkapazität grösser ist als im einem gegebenen Zeitpunkt erforderlich, wird der Brennstoff in die Kammer - hinein und aus ihr herausschwingen. Der Brennstoffbehälter und die Leitungen wirken als Wärmeaustauscher, so dass sich der Brennstoff nicht unzulässig erwärmt.
Es können erforderlichenfalls auch zwei nicht dargestellte gegensinnig orientierte Absperrventile in ähnlicher Weise mit der Ölkammer --128-- verbunden werden, um eine kontinuierliche ölzirkulation von und zum öltank sicherzustellen.
Fig. 10 zeigt den Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Einspritzpumpe vom gleichen allgemeinen Typ, jedoch mit einigen Abwandlungen zur Verbesserung der Zusatzsteuerung. Die grundsätzliche Wirkungsweise dieser Pumpe lässt sich der vorangehenden Beschreibung der Fig. 5 entnehmen. Nach Fig. 10 ist die Brennstoffkammer--160--mit der Brennstoffeinlasskammer--164--über ein federbelastetes Absperrventil - -163-- verbunden, dessen Federspannung veränderlich ist und als Funktion der Einstellung der Steuerwelle --131-- über einen Nocken --131a-- auf der Welle --131-- variiert wird.
Die Verschwenkung der Steuerwelle --131--, beispielsweise vermittels eines Beschleunigungspedales--103--und eines Armes --104--, zwecks Drehung des Kolbens--130--, um die Brennstoffmengen zu erhöhen, veranlasst den Nocken--131a--, die Federspannung am Absperrventil--163--zu verändern.
Die genaue Form des Nockens-131a-hängt ab von der gewünschten Veränderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, der Variation des Luftdurchsatzes mit der Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Ausbildung des Lufteinlassstutzens, der Variation der Druckspitzen im Pumpenzylinder mit der Motordrehzahl, der Veränderung des Druckes im Pumpenzylinder mit der Auslasseinstellung und der Veränderung der mit der Druckspitze durch das Absperrventil --163-- in den Vorratstank zurückgegebenen Brennstoffmenge. Alle diese Einflüsse bestimmen die Veränderung der bei einer gegebenen Motordrehzahl und einer gegebenen Einstellung der Hauptsteuerung zurückgepumpten Brennstoffmenge.
In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung braucht die Federspannung des Absperrventils --163-- nicht notwendigerweise in Abhängigkeit von der Drosselklappeneinstellung verändert zu werden. In derartigen Ausführungsbeispielen kann der Nocken--131a--entfallen. Das
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Absperrventil --163-- wird dann mit einer festen Federspannung durch einen Ansatz im Kopfteil-122- gehalten. Der Durchlass, der das Absperrventil einschliesst, verläuft im allgemeinen so, dass er die Welle-131-schneidet, wenn der Nocken--131a--verwendet wird. Wenn kein Nocken verwendet wird, kann sich der Durchlass radial nach aussen in eine andere Richtung erstrecken, beispielsweise senkrecht zur Ebene der Fig. 10.
In der Pumpe nach Fig. 10 sind die Einlass- und Auslassschlitze in bezug auf ihre jeweiligen V-förmigen Vertiefungen im Abstand voneinander angeordnet, so dass die maximale Beschränkung des Flusses von jeder V-förmigen Vertiefung während des Zwischen- bzw. überlappungsintervalles stattfindet, wenn jede V-förmigen Vertiefung etwa sowohl mit ihrem Einlass- als auch mit ihrem Auslassschlitz in Verbindung steht.
Daher stellt sich der maximale Druck während eines Pumpenhubes im Pumpenzylinder --160-- innerhalb des Zwischenoder Überlappungsintervalles ein, wenn der Einlassschlitz --136-- und der Auslassschlitz --137-- beide nur leicht geöffnet sind, so dass die maximale Flussbeschränkung aus der Kammer--160--vorliegt und der Wert des maximalen Druckes mit der Geschwindigkeit des Pumpenkolbens variiert. Der Druck in der Kammer
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In der Anordnung nach Fig. 10, in welcher infolge nur geringer Federspannung eine vermehrte Brennstoffrückführung bei steigenden Motordrehzahlen, aber kein vergleichbarer ölrückfluss stattfindet, bleibt die pro Pumpenhub geförderte Ölmenge im wesentlichen konstant, wodurch grössere Öl-Brennstoff-und Ol-Luftmischungsverhältnisse bei höheren Drehzahlen und niedrigeren Belastungen eintreten. Eine derartige Wirkungsweise ist bei vielen Zweitaktmotoren, insbesondere bei solchen, in denen Öl nicht mit dem Brennstoff gemischt sondern stattdessen an verschiedene Schmierstellen innerhalb des Motors gepumpt wird, völlig zufriedenstellend.
Wenn gewünscht, können die Öl-Brennstoff-und öl-Luftmischungsverhältnisse durch ein zusatzgesteuertes Öl-Absperrventil, welches öl bei steigenden Motordrehzahlen zurückgibt, in ähnlicher Weise variiert und den Belastungsverhältnissen angepasst werden.
Jedem Fachmann ist klar, dass die Hauptgrundsätze der Erfindung auch auf Anlagen anwendbar sind, die beispielsweise Pumpen mit unterschiedlichen Hublängen an Stelle der speziell gezeigten Pumpen verwenden.
Fachleute werden viele Variationen möglich machen. Zahlreiche Absperrventile, die als Nadelventile gezeigt sind, können beispielsweise auch als Kugelventile oder Teller-Ventile ausgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolbenpumpe zum Fördern zweier Flüssigkeiten, vorzugsweise Kraftstoff und Schmieröl zur Versorgung von Verbrennungsmotoren, mit zwei einfachwirkenden Förderkolben, die in zugeordneten Zylindern angeordnet und gegenüber diesen mittels eines gemeinsamen Antriebsorganes zu axialen Relativbewegungen gleichen Hubes
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Kolben-Zylinder-Einheiten innerhalb der andern vorgesehen und zugleich als Kolbenschieber für die beiden Flüssigkeiten ausgebildet ist, indem für jede der beiden Flüssigkeiten der Zylinder (29a, 129a) als Schieberspiegel eine Einlassöffnung (34, 36 ; 134,136) und eine Auslassöffnung (35,37, 135,137) und der Kolben (30,130) als Schieber je einen durch Steuerkanten begrenzten, mit einem zugeordneten Zylinderdruckraum (65, 60 ;
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zugeordneten Auslassöffnung (35, 37 ; 135, 137) und schliesslich nur mit der Auslassöffnung kommuniziert (Fig. 4), wobei die Relativlage zwischen den Flüssigkeitskanälen (38, 39 ; 138,139) und den ihnen zugeordneten Einlass- bzw. Auslassöffnungen mittels Kolbenverdrehung veränderbar sind, um die Hubpunkte zu variieren, in welchen während eines Druckhubes die Freigabe der jeweiligen Auslassöffnung (35, 37 ; 135,137) bzw. der Abschluss der zugeordneten Einlassöffnung (34, 36 ; 134,136) erfolgt und demzufolge die Pumpwirkung einsetzt.