DE410444C

DE410444C - Elektromagnetische Steuerung fuer die Einspritzvorrichtung von Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE410444C
Application number: DER57913D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-01-17
Filing date: 1923-02-25
Publication date: 1925-03-09
Also published as: GB210034A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 9. MÄRZ 1925

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 410444 KLASSE 46 b GRUPPE

(R₅₇₉I₃H₄Ob)

Louis Renault in Billancourt, Seine, Frankr.

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Steuerungen für die Einspritzvorrichtung von Verbrennungskraftmaschinen. Gemäß der Erfindung soll für diese Steuerung ein Elektromagnet Verwendung finden, der mit zwei an sich bekannten verschiedenen Wicklungen versehen ist, von welchen die eine eine gewöhnliche Erregerwicklung ist, während die zweite eine Wicklung ist, deren Selbstinduktion vernachlässigt werden kann und deren Strömung derjenigen der Erregerwicklung entgegengesetzt ist, zum Zweck, ein schnelles und plötzliches Einspritzen zu ermöglichen, wobei das Zurückholen des Ankers in bekannter Weise durch eine Feder oder einen zweiten Elektromagneten bewirkt werden kann.

In der Zeichnung sind Abb. 1 bis 6 schematische Ansichten der elektromagnetischen Vorrichtung und Abb. 7 bis 10 beziehen sich auf ihre Anwendung auf Verbrennungskraftmaschinen.

Abb. ι zeigt den Elektromagneten. Der magnetische Teil 1 aus geblättertem Eisen

mit drei Armen wird erregt durch die runde oder rechteckige Spule 2 und zieht unter Zu-" sammenpressen der Federn 3 den beweglichen Anker 4 an, an welchem die anzutreibende Stange 5 befestigt ist. Jedesmal, wenn die Spule 2 erregt wird, wird die Stange 5 angezogen und sobald der Strom unterbrochen wird, kehrt die Stange 5 unter der Einwirkung der Federn 3 in ihre ursprüngliche Lage zurück.

Es ist erforderlich, daß jede Stange 5 während genau bemessener Zeiten und in sehr genauen Augenblicken betätigt wird. Die Länge des Hubes jeder Stange muß vollständig und die Häufigkeit des Öffnens und Schließens muß eine sehr erhöhte sein.

Es ist klar, daß in dem Maße, als die Geschwindigkeit des Motors im Falle der Anwendung der Erfindung auf einen Motor zunimmt, die Wirkungsweise jeder Spule mehr und mehr mangelhaft wird infolge des Einflusses der Selbstinduktion der Wicklung und der erzeugten gegenelektromotorischen Kraft. Man muß unter diesen Umständen die Zeitkonstante verringern, um zu versuchen, ein möglichst sofortiges Resultat zu erzielen und zu diesem Zweck einen Widerstand in Reihe mit der Spule zu schalten. Dieser Widerstand muß etwa das Fünf- bis Sechsfache des Wertes des Widerstandes der Spule betragen, woraus sich ein mittelmäßiges Resultat, eine zu umfangreiche Anlage und eine schlechte Leistung ergibt.

Mittels der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung soll nun das unverzügliche Funktionieren des Elektromagneten erreicht werden. Die Erfindung besteht darin, daß man die Stromänderungen im Stromkreis des Elektromagneten sehr schwach macht, ganz gleich, ob der bewegliche Teil angezogen wird oder nicht.

Abb. 2 veranschaulicht bei 6 schematisch einen Anker aus geblättertem oder nicht geblättertem Eisen, der durch eine Spule 7 erregt wird, welche im Nebenschluß zu den Klemmen der elektrischen Stromquelle angeordnet ist. Sobald der Elektromagnet erregt wird, wird das mit der anzutreibenden Stange 5 fest verbundene Stück 8 angezogen und die Federn 9 werden zusammengepreßt. ' Die Kraftlinien folgen der durch den ', Pfeil 10 angegebenen Richtung. Zwischen den i beiden Enden des Elektromagneten befindet ί sich ein Leitungsstromkreis, der von einer oder mehreren Spiralen gebildet wird, die an ^: den Enden 11 und 12 münden.

Dieser Leitungsstromkreis besitzt eine Selbstinduktion, die vernachlässigt werden kann. Hieraus ergibt sich, daß es, um das bewegliche StückS loszulösen (Abb. 3), genügt, da der Strom beständig durch die Spule 7 geht, in die Leitung 11, 12 einen Strom zu schicken, der eine zur Strömung 10 umgekehrte Strömung 13 erzeugt.

Abb. 4, in welcher die beweglichen Teile der

Elektromagnete nicht veranschaulicht sind, um das Ablesen des Schemas zu erleichtern,

. zeigt beispielsweise eine praktische Ausfüh-' rung des Antriebes für einen Motor mit zwei Zylindern. An den Klemmen der Strom- ; quelle 14 werden die beiden Spulen 7 im Nebenschluß erregt. Diebeiden Spulen 11, 12 ■ werden abwechselnd durch die Kontakte 15, 16 erregt, die mit Gegenfedern 18, 19 versehen sind.

Unter dem Einfluß eines Daumens 20, der sich um eine Achse 21 dreht, können die Kontakte 15, 16 abwechselnd geschlossen werden, und es ist klar, daß je nach dem Umriß des Daumens die Herstellung und Dauer des Stromes in den Stromkreisen 11, 12 mit jeder gewünschten Genauigkeit reguliert werden können, woraus sich ein tadelloses Funktio-, nieren der durch die Elektromagnete angetriebenen Organe ergibt.

W^Tenn man diese Abb. 4 mit der Abb. 7 vergleicht, in welcher die durch den Elektromagneten angezogene Stange 5 den Einlaß ; des Brennstoffes in die Verbrennungskammer regelt, so kann man feststellen, daß das Voreilen oder Verzögern des Einlasses durch Ver- ; stellen des Antriebsdaumens 20 der Kontakte j τ5, 16 auf seiner Achse 21 erzielt werden kann.

Es ist klar, daß das Funktionieren sowohl bei großer als auch bei geringer Geschwindigkeit ein gutes sein wird, weil der Strom in den Spulen 7, die eine starke Selbstinduktion besitzen, konstant bleibt, die Strömung sich in den Stromkreisen sehr wenig ändert und die Spulen 11, 12 eine Selbstinduktion besitzen, die vollständig vernachlässigt werden kann. Wünscht man statt des augenblicklichen Funktionierens eines der Antriebe ein verzögertes Funktionieren, so braucht man nur in 'den Stromkreis der Spule 11, 12, die diesem Antrieb entspricht, eine Selbstinduktionsspule 22 (Abb. 5) einzuschalten, die gewünschtenfalls variabel sein kann.

Diese Anordnung kann auch nützlich sein, wenn man die Unterdrückung der Rückzugfedern für die beweglichen Stücke 8 ins Auge faßt, und insbesondere für den Antrieb der Brennstoffzuleitungspumpen. Man wird ein Interesse daran haben, daß der Saughub in einer verhältnismäßig langen Zeit stattfindet, während das Einspritzen möglichst augenblicklich stattfinden muß.

Man kann also die Federn unterdrücken und den beweglichen Teil gänzlich durch eine elektrische Einrichtung steuern (Abb. 6). Das

an der anzutreibenden Stange, die in dieser Abbildung nicht veranschaulicht ist, befestigte Stück 8 wird durch die Elektromagnete 23 oder 24 angezogen, je nachdem der durch die Quelle 14 gelieferte und durch den Daumen 20 auf die Kontakte 15, 16 verteilte Strom abwechselnd in die Spulen 25 und 26 ohne .Selbstinduktion geschickt wird.

Wie bereits oben erwähnt, kann man das Anziehen das eine Mal langsamer vor sich gehen lassen als das andere Mal, wenn man eine Selbstinduktionsspule in den Stromkreis einer der beiden Spulen 25 oder 26 einschaltet.

Die elektrische Quelle 14 kann eine Akkumulatorenbatterie sein, welche die Speisung des Stromkreises der Elektromagnete im Augenblick des Anlassens des Motors ermöglicht. Diese Batterie kann durch eine Abzweigung von der Hauptleitung geladen gehalten werden, wenn der Motor in einer elektrischen Zentrale aufgestellt wird.

Handelt es sich um einen isolierten Motor einer Land- oder Seeanlage, so erhält der Motor eine kleine Dynamomaschine, die nicht nur die Batterie speist, sondern auch noch zum Beleuchten des Maschinenraumes dienen kann, oder zum Beleuchten des Fahrzeuges, wenn der Motor sich auf einem Kraftwagen o. dgl. befindet.

Der im obigen beschriebene elektromagnetische Antrieb kann auf alle Typen von Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden, wenn es sich um den Antrieb des Kolbens handelt, der den vorher durch eine volutneirische Pumpe in einen kleinen Raum nahe der Verbrennungskammer eingeführten Brennstoff austreibt; oder wenn es sich um den Antrieb einer volumetrischen Pumpe handelt, die den Brennstoff unter Druck einer selbsttätigen Einspritznadel zuführt; oder schließlich, wenn es sich um den Antrieb einer Pumpe handelt, die die Flüssigkeit unter Druck einer Einspritzdüse gewöhnlichen Typs zuführt.

Der elektromagnetische Antrieb kann für den Antrieb der Einspritznadeln der Dieselmotoren Verwendung finden als Ersatz für 'die bisher üblichen mechanischen Antriebe.

Über die im obigen gegebenen Anwendungsbeispiele hinaus kann man, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten, den elektromagnetischen Antrieb zum Betätigen jeder Einspritzvorrichtung verwenden, die \ olumetrische Brennstoff zuf ührungspumpen besitzt oder nicht, oder zum Betätigen von Brennstoffzuführungspumpen. Schließlich kann die Vorrichtung auch noch für den Antrieb von Organen Verwendung finden, die eine augenblickliche Betätigung erfordern, da die Erfindung sich nicht auf die Anwendung auf Verbrennungskraftmaschinen beschränkt. Nachstehend sollen nunmehr die besonderen . Anwendungsbeispiele an Hand der Abb. 7 bis 10 erläutert werden.

Abb. 7 veranschaulicht die Anwendung der neuen Vorrichtung auf einen Motor mit sögenannter offener Düse. Der Brennstoff wird durch eine volumetrische Pumpe 27 in einen ; kleinen Raum 28 nahe der Verbrennungskam-

' mer 29 geführt. Diese Pumpe speist den Brennstoff während der Periode, wo kein oder

j wenig Druck im Zylinder ist.

! Das Einspritzen wird durch einen Kolben 30 bewirkt, der in der gehobenen Stellung

: durch den Strom gehalten wird, welcher beständig durch den Elektromagneten 6 geht. Dieser Kolben 30, der einen Hammer bildet, wird gewissermaßen armiert durch den Elektromagneten 6. Geht der Strom in die Spule 11,12, so hört das Anziehen des Stückes 8 sofort auf und der Hammer 30 fällt unter der Einwirkung der Feder 31 heftig herab. Der in dem Raum 28 befindliche Brennstoff wird unter dem Stoß zerstäubt und dringt durch die Öffnungen 32 in die Verbrennungskammer 29 ein. Diese Öffnungen können von Löchern gebildet werden, die in das Stück 33 eingebohrt sind, oder besser noch, um die Benutzung zu erleichtern, durch Nuten in der Peripherie eines mit 33 fest verbundenen Stückes 34. Die Öffnungen können senkrecht go oder nach einer Erzeugenden des Stückes 34 geneigt sein oder auch schraubenförmig, um die Wirbelung und die Verteilung in der Verbrennungskammer zu erleichtern.

Die mechanischen Einlaßantriebe sind ersetzt durch den den Gegenstand der Erfindung bildenden magnetischen Antrieb, der sofortige Wirkungen ermöglicht; eine Daumen welle wird noch notwendig sein für den Antrieb der voluimetrischen Brennstoffziuführungspumpen, und die Welle 35 für die Daumen kann den Stromverteiler für die Spulen 11, 12 tragen. Abb. 8 veranschaulicht die Anwendung des Magnetantriebes auf einen Motor, der durch eine Einspritzpumpe mit geschlossener Düse gespeist wird.

Die in Abb. 3 schematisch veranschaulichte elektrische Vorrichtung treibt hier die Brennstoffzuführungspumpe an. Wie vorher ist sie elektrisch bewehrt durch Unterbrechung des no in die Spulen, 12 gehenden Stromes. Das gleichzeitige Rückschlagen und Einspritzen erfolgt durch die Feder 31.

Der unter Druck stehende Brennstoff langt in der Kammer 36 an, die in ihrem unteren Teile durch die Nadelspitze 37 verschlossen ist. Die Nadel wird auf ihrem Sitz durch eine Feder 38 festgehalten, die durch Verschieben der Mutter 39 reguliert werden kann, weiche Zwischenkeile 40 festklemmt. Die Regulierschraube 41 begrenzt den Hub der Nadel.
Der Brennstoff wird in der Leitung und in

der Kammer 36 durch den Kolben 42 unter der Einwirkung der Feder 31 zusammengepreßt. Diese Wirkung erfolgt momentan in dem Augenblick, wo der Strom in die Spule 11, 12 geht. Der Druck nimmt dann in der Kammer 36 zu, bis die Nadel 37 sich hebt, indem der Druck auf den Brennstoff stärker wird als der Druck der Feder 38. Der Brennstoff tritt alsdann durch den Kanal 43 und den Diffusor 44 in die Verbrennungskammer ein. Durch Regulierung der Feder 38 kann man den Einlaßdruck regeln. Die Menge des eingeführten Brennstoffes wird durch eine Vorrichtung reguliert, die den Hub des KoI-bens 42 begrenzt.

Vor der Ansaugung ruht das Stück 45 auf dem Anschlag 46; im Augenblick des Anziehens des Stückes 8 durch den Elektromagneten ruht der Bund 47 auf einem Hebei 48 auf, der in seiner Stellung durch einen Antrieb reguliert wird, der von Hand oder durch den Regulator des Motors, wenn dieser einen besitzt, betätigt werden kann. In diesem Motor ist keine Antriebswelle für die Pumpen vorhanden, da letztere magnetisch zu derselben Zeit angetrieben werden, wo das Einspritzen erfolgt, das selbsttätig und einstellbar vor sich geht.

Es ist klar, daß die Anordnung der Elektromagnete im unteren Teile der mit den Zylindern verbundenen Brennstoffpumpen nicht zwingend ist; dieselben könnten auch im oberen Teile angebracht werden, in welchem Falle die Pumpe um i8o° um die Achse der Leitung gedreht ist. Die Pumpenachse kann dann der Achse der Einspritznadel genähert sein.

Der Stromverteiler für die Spulen 11, 12

wird an einem beliebigen Punkte des Motors

4.0 nahe dem Stromerzeuger angebracht. Dieser Verteiler wird auf seiner Achse verstellt, um eine Voreilung zu erzielen.

Abb. 9 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. 8, bei welcher die einstellbare Einspritznadel durch eine gewöhnliche Einspritzdüse mit konstantem Einlaßdruck ersetzt ist.

Abb. 10 veranschaulicht die Anwendung der magnetischen Vorrichtung auf den Antrieb einer Einspritznadel eines Dieselmotors. Die Nadel 49 wird beständig von einer Feder 31 auf ihrem Sitz gehalten. Der Brennstoff wird durch eine volumetrische Pumpe 52, die analog der Pumpe der Abb. 8 regulierbar ist und deren Verausgabung in gleicher Weise reguliert werden kann, in die Kammer 50 geführt. Der Antrieb dieser Pumpe kann mecha- [ nisch oder elektrisch sein. Handelt es sich um einen elektrischen Antrieb, so kann man die magnetisch gesteuerte Ansaugung und den Rückstoß durch eine freigegebene Feder ins Auge fassen oder der Rückstoß kann durch einen zweiten Elektromagneten bewirkt werden. Die Druckluft langt bei 51 oberhalb des vorhandenen Brennstoffes an. In diesem Augenblick ruht die Nadel auf ihrem Sitz, und die Einspritzung findet statt, wenn das an der Nadel befestigte Stück 8 vom Elektromagneten 6 angezogen wird, d. h. wenn der Strom aufhört in die Spule 11, 12 zu gehen.

Mittels des den Gegenstand der Erfindung bildenden magnetischen Antriebes kann man also die Einspritznadeln und gewünschtenfalls auch die Brennstoffpumpen eines Dieselmotors betätigen.

Bei den Anwendungsbeispielen nach Abb. 7 bis 10 ist die magnetische Vorrichtung gemäß Abb. 3 benutzt, wobei das zweite Beispiel eine Feder vorsieht, die bei der Anziehung durch den Elektromagneten zusammengedrückt wird und befreit wird, wenn der Strom in die Spulen 11, 12 geht.

Man kann in allen Fällen diese Feder durch einen zweiten Elektromagneten ersetzen, der mit dem erster en identisch ist; das angetriebene Stück 8 wird dann abwechselnd von den beiden Elektromagneten angezogen (Abb. 6). Im Falle des Antriebes der volumetrischen und Einspritzpumpen kann man das Anziehen des die Ansaugung bewirkenden Elektromagneten dadurch verlangsamen, daß man in den Stromkreis 11, 12 einen Widerstand einschaltet und die Vorrichtung ohne Selbstinduktion beibehält, die für die Einspritzzeit die sofortige Wirkung verbürgt.

Claims

Patent-Anspruch:

Elektromagnetische Steuerung für die Einspritzvorrichtung von Verbrennungskraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Elektromagneten mit zwei an sich bekannten verschiedenen Wicklungen, von welchen die eine (7) eine gewöhnliche Erregerwicklung ist, während die zweite (11, 12) eine Wicklung ist, deren Selbstinduktion vernachlässigt werden kann und deren Strömung derjenigen der Erregerwicklung entgegengesetzt ist, zum Zweck, ein schnelles und plötzliches n₀ Einspritzen zu ermöglichen, wobei das Zurückholen des Ankers in bekannter Weise durch einer Feder oder einen zweiten Elektromagneten bewirkt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.