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Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer aus mehreren Einzelpumpen
mit gesteuerter Rückstoßregelung bestehenden Einspritzpumpenanlage und mit einem
hydraulischen Regler, dessen bewegliches Regelglied die zur Einspritzung gelangende
Fördermenge in Abhängigkeit von der sich mit der Maschinendrehzahl verändernden
Anzahl und Stärke der in einem Sammelraum zusammengeführten Rückstoßimpulse einstellt.
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Bei bekannten Einspritzanlagen dieser Art dient der Kolben jeder Einzelpumpe
gleichzeitig als Steuerschieber für die Rückstoßregelung. Nach einem durch Verstellen
der Kolben (Verdrehen bei schräger bzw. relativ zum Antrieb Heben oder Senken bei
gerader Steuerkante) veränderlichenAnteil ihres gesamten, gleichbleibenden, Druckhubes
wird dabei der von jedem Pumpenarbeitsraum abzweigende Rückstoßkanal mit einem für
alle Einzelpumpen gemeinsamen Rückstoßsammelraum verbunden. Der über den restlichen
Teil des Druckhubes von den Kolben verdrängte Kraftstoff soll über die einzelnen
Rückstoßkanäle in den Sammelraum, von dort in die Flüssigkeitskammer des hydraulischen
Reglers gelangen und schließlich über eine Drossel in den Kraftstoffbehälter oder
einer den Saugkanälen der Einzelpumpen vorgeschalteten gemeinsamen Saugraum zurückfließen.
Da aber hier die Kolben der Einzelpumpen bei ihrem Saughub solange Kraftstoff über
die Rückstoßkanäle zurücksaugen können, ist die Kraftstoffmenge, welche tatsächlich
in die Kammer des hydraulischen Reglers
gelangt, um dort dessen
bewegliches Regelglied zu beaufschlagen, erheblich geringer als die Menge des während
der einzelnen Pumpendruckhübe zurückgestoßenen Kraftstoffes. Damit wird der Impuls,
den der zurückgestoßene Kraftstoff auf das Regelglied ausüben soll, erheblich geschwächt.
Besonders groß wird die Schwächung der Regelimpulse der Rückstoßmenge bei solchen
mehrzylindrigen Pumpenanlagen, bei denen sich der Rückstoßhabteil eines Kolbens
und der beschriebene Rücksaughubteil .eines anderen Pumpenkolbens überschneiden.
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Um das Zurücksaugen des von den einzelnen Pumpenkolben nach dem Aufsteuern
ihres Rückstoßkanals zurückgestoßenen Kraftstoffes zu verme'iden, wurde schon vorgeschlagen,
in den einzelnen Riickstoßkanälen Rückschlagventile anzuordnen. Solche zusätzliche
Ventile sind indessen in der Regel baulich schwer unterzubringen; jedenfalls aber
stellen sie neue Fehlerquellen dar. Deshalb wurde schon vorgeschlagen, diese Ventile
wegzulassen und dafür .die Antriebsnocken für die Einzelpumpen so zu gestalten,
daß die erwähnten Cberschneidungen möglichst,ganz unterdrückt werden. Die Lösung
dieser Aufgabe stößt aber schon bei Pumpenanlagen mit vier Einzelpumpeu auf Schwierigkeiten;
bei noeh,größerer Zylinderzahl ist eine befriedigende .Lösung der Aufgabe nicht
mehr möglich.
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Die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen lassen sich unabhängig
von der Zylinderzahl ganz vermeiden und darüber hinaus auch noch andere Vorteile
erzielen, wenn man gemäß der Erfindung den Rückstoßkanal jeder Einzelpumpe in an
sich bekannter, in Zusammenhang mit einem von den Kraftstoffrückstoßmengen beaufschlagten
hydraulischen Regler jedoch noch nicht vorgeschlagenen Weise außenhalb des zugehörigen
Pumpenarbeitsr::,uines von der zur betreffenden Einspritzdüse führenden Druckleitung
abzweigt und so ausbildet, daß der durch diesen Rückstoßkanal zurückgestoßene Kraftstoff
ungehindert über den Sammelkanal in die Flüssigkeitskammer des !hydraulischen Reglers
abzuströmen vermag.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungebeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt im wesentlichen einen Längsschnitt nach dem Linienzug
A-B-C in Fig. 2 durch eine Einspritzpumpenanlage mit vier in einem Gehäuse untergebrachten
Einzelpumpen und mit einem an <lern Gehäuse angebauten hydraulischen Regler;
! Fig.2 stellt in der Hauptsache einen Querschnitt nach D-E in Fig. i dar; Fig.
3 zeigt die Abweichung des zweiten Bei-Spiels von dem in den Fig. i und 2 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel.
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Im Pumpengehäuse i ist eine von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine
angetriebene Nokkenwelle 2 gelagert, die über Rollenstößel die vier Kolben 3 der
im Gehäuse untergebrachten Einzelpumpen taktmäßig antreibt. Jeder der Kolben ist
in eine Zylinderbüchse 4 eingepaßt, die durch einen Nippel 5 im Pumpengehäuse festgespannt
ist. An jeden der Nippel ist eine Leitung 6 angeschlossen, die zu einer im Maschinenzylinder
7 eingesetzten flüssigkeitsgesteuerten Einspritzdüse 8 führt. Zwischen jeden Nippel
und die obere Stirnseite jeder der Büchsen 4 ist eine Ventilplatte 9 eingelegt.
Eine das bewegliche Glied des Druckventils bildende Kugel io ist bestrebt, das Mittelloch
der Platte 9 abzudichten.
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Die Büchse 4 jeder Einzelpumpe hat außer ihrer Kolbenführungsbohrung
drei Kanäle, die in verschiedenen Höhen in die Kolbenführungsbahrung münden. Es
sind dies ein Saugkanal i i und zwei Abschnitte 12 und 13 eines Riickstoßkanals.
Die li Saugkanäle i i in den Büchsen 4 sind mit einem allen Einzelpumpen gemeinsamen
Saugraum 14 verbunden, der durch eine Längsbohrung im Pumpengehäuse i gebildet wird.
An diese Längsbohrung ist einerseits eine vom Kraftstoffbehälter 15 kommende Zuleitung
16 angeschlossen. Das andere Ende der Längsbohrung i4 enthält einen Stopfen 17 mit
einer Drosselbohrung 18.
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Der Abschnitt 12 des Rückstoßkanals ist über eine schräg verlaufende
Durchbohrung 19 in der Ventilplatteg mit dem überderPlatte liegenden Raumverbunden,
der ständig in ungedrosselter Verbindung mit der Druckleitung 6 steht und deshalb
ebenfalls zu dieser gezählt wird.
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Der Abschnitt 13 des Rückstoßkanals jeder Einzelpumpe steht über kurze
Stichbohrungen im Pumpengehäuse mit einem allen Einzelpumpen geneinsamen Rückstoßsammelraum
20 in Verbindung, der ebenso wie der Saugraum 14 durch eine Längsbohrung im Gehäuse
gebildet wird. Auf derjenigen Pumpengehäuseseite, von der her der Stopfen 17 in
die den Saugraum bildende Längsbohrung 14 eingesetzt ist, mündet die den gemeinsamen
Rückstoßsammelraum bildende Längsbohrung 2o drosselungsfrei in den Flüssigkeitsraum
21 eines an dieser Gehäuseseite angebauten hydraulischen Reglers. Auf der anderen
Seite ist die Bohrung 2o abgedichtet.
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Der hydraulische Regler besteht im wesentlichen aus einem an das Pumpengehäuse
dicht angeflanschten Gehäuse 22, in das ein Kolben 23 eingepaßt ist, der über eine
Kolbenstange 24 am einen Arm eines zweiarmigen Hebels 25 angelenkt ist. Dieser Hebel
ist an einem Lappen 26 des Reglergehäuses 22 gelagert. Der zweite Arm des Hebels
25 wirkt über eine Sohubstange 27 auf eine Regelstange 2,8 ein, die im Pumpengehäuse
längs verschiebbar gelagert ist und mit einer Verzahnung in entsprechende Zahnkränze
29 eingreift, von denen sich jeweils einer auf einer Verstellhülse 3o befindet.
Über das antriebsseitige Ende jeder Zylinderbüchse ist eine solche Hülse geschoben.
Jede dieser Hülsen greift mit Klauen über Mitnehmer 31 an einem der Pumpenkolben
3 an. Beim Verschieben der Regelstange durch die Kolbenbewegungen des hydraulischen
Reglers werden alle Pumpenkolben gleichartig und gleichmäßig verdreht.
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Jeder der Pumpenkolben hat pumpenraumseitig eine senkrecht zur Kolbenachse
verlaufende Stirnfläche. In einem Abstand von dieser Stirnfläche, der etwa einer
Hublänge entspricht, ist die Mantelfläche
des Kolbens durch einen
ringnutartigen Einstich 32 unterbrochen. Die Länge dieses Einstichs entspricht ebenfalls
etwa der Hublänge. Die dem Pumpenraum benachbarte Flanke des Einstichs verläuft
über einen Teil des Kolbenumfangs schräg zur Kolbenachse, so daß die Schnittlinie
dieses Flankenteils mit (lern Kolbenmantel ebenfalls schräg verläuft. Diese schräge
Schnittlinie bildet eine Steuerkante 33, die mit der 'Mündung des Rückstoßkanalabschnittes
12 zusammenarbeitet und so lange während jedes Kolbenhu!bspiels eine offene Verbindung
der beiden Kanalabschnitte 12 und 13 über den Ringnuteinstich 32 herstellt, als
der über diesem Einstich liegende Kolbenmantelteil die Mündung des Absehnittes 12
nicht verdeckt. Der Mündung des Absclinitts 13 in die Kolbenführungsbohrung
steht über das ganze Hubspiel ein Abschnitt des Einstichs gegenüber, so daß diese
Mündung nicht so wie diejenige des Kanalabschnitts 12 auf- und zugesteuert wird.
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Eine am holl)eiT 23 des hydraulischen Reglers angreifende Schraubenfeder
34 ist bestrebt, den Kolben in den Flüssigkeitsraum 21 des 'hydraulischen Reglers
hineinzuschieben und dadurch die Reglerstange in eine Stellung zu ziehen, in der
sie die Pumpenkolben so einstellt, daß die Vollastffirdernienge gefördert wird.
Die einerseits am Kolben 23 angreifende Feder 34 stützt sich andererseits an einen
l;ederteller 35 ab, der von außen her über einen llebel36 willkürlich vom Fahrer
verstellt werden kann, so claß sich die Spannung der Feder verändert.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist wie folgt: Bein Betrieb
erzeugen die saugenden Pumpenkolben 3 zunäc@ist ein Vakuum, in das Kraftstoff aus
dem Saugraum 14 erst dann nachströiiit, nachdem die Pumpenkolbenstirnkante den Saugkanal
i i aufgesteuert hat. Beim bruckhub schieben die Kolben den bis zum Abdecken ihrer
Saugkanüle verdrängten Kraftstoff in den Saugraum 14 zurück. Der im weiteren Verlauf
des Druckhubes verdrängte Kraftstoff wird über das Druckventil io in die Druckleitung
gefördert. Von dein in diese Leitung gedrückten Kraftstoff wird derjenige Teil über
die Einspritzdüse in den Motorzylinder gespritzt, der verdrängt worden ist, bis
die schräge Steuerkante 33 am Kolben die Einmündung des Rückströmkanalabschnittes
12 in die Kolbenfiihrungsbohrung aufsteuert. In diesem Augenblick entspannt sich
der Inhalt der Druckleitung mit kräftigem Impuls über die Bohrung i9, dem Kanalabschnitt
12, die Ringnut 32, den Kanal 13 und den Rückstoßsammelraum 20 in die Kammer 21
des hydraulischen Reglers 'hinein. Die bis zur Kolbenumkehr noch verdrängte Kraftstoffmenge
strömt den gleichen Weg in die Reglerkammer 21. Aus dieser Kammer kann Kraftstoff
nur über die Drossel 18 abströmen; und zwar in den Saugraum 14. Ist die in der Zeiteinheit
@in den Raum 21 geförderte Rückstoßmenge größer, als in der gleichen Zeitspanne
durch die Drossel 18 entweichen kann, so entsteht im Raum 21 eine Drucksteigerung,
und der Kolben 23 bewegt sich unter Mitnahme der mit ihm verbundenen Teile unter
Überwindung der eingestellten Spannung der Rückführfeder 34 in der Richtung, in
welcher die Regelstange die Kolben so verdreht, daß die zur Einspritzung gelangende
Kraftstoffmenge abnimmt. Bei Druckabnahme im Raum 21 oder bei stärkerer Anspannung
der Rückführfed,er 23 sorgt die Feder dafür, daß der Kolben in der umgekehrten Richtung
verschoben wird, sich also eine größere Einspritzmenge ergibt.
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Bei der beschriebenen Einspritzanlage können die Pumpenkolben keinen
Kraftstoff aus dem Rückstoßleitungssystem zurücksaugen. Dieses gewollte Ergebnis
tritt ein, ohne daß zusätzliche Ventile verwendet oder besondere Nockenausbildungen
gewählt werden. Dabei ergeben sich sogar noch folgende zusätzliche Vorteile: Man
kann als Druckventil ein einfaches Kugelventil verwenden und trotzdem eine Entlastung
der Druckleitung nach jedem Einspritzvorgang erzielen. Als Schließbelastung für
das Druckventil genügt bei günstigem Einbau der Pumpe das Kugelgewicht. überdies
läßt sich mit der @beschriebenen Anlage eine !bessere Abregelung bei Leerlauf und
besonders auch in der Stoplage erzielen als bei den eingangs beschriebenen bekannten
Anlagen, bei denen gerade in der Stoplage das Rücksaugen des zuvor ausgestoßenen
Kraftstoffes über den ganzen Pumpensaughub andauert.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig.3 unterscheidet sich vom ersten
nur dadurch, daß das Druckventil (9, io in Fig.2) weggelassen und dafür der übergang
vom Pumpenarbeitsraum zur Druckleitung 6 als Drossel 37 ausgebildet ist. Eine Sclirigbolirung
38 im Nippel s verbindet die Druckleitung mit dem Abschnitt 12 des Rückstoßkanals.
Der Wegfall des Druckventils beim zweiten Beispiel ergibt zwar eine Vereinfachung
gegenüber dem ersten Beispiel; da indessen durch die Drossel 37 ein Teil des zurückgestoßenen
Kraftstoffes zurückgesaugt werden kann, ergibt sich in dieser llinsicht eine geringfügige
Verschlechterung.