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Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren Die Erfindung
betrifft eine Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit Einspritzung durch
Pumpendruck und mit Rückströmregelung durch Öffnen des Saugventils während des Endteiles
des Pumpendruckhubes mittels einer mechanischen Steuerung.
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Bei den bekannten Vorrichtungen für Motoren dieser Art, wo die Brennstoffpumpenbewegung
gesteuert ist und ein selbsttätiges Einspritzventil benutzt wird, ist die Brennstoffpumpe
mit einem federbelasteten Saugventil versehen, das sich während des Saughubs zufolge
der Saugung öffnet und dein Brennstoff erlaubt, vom Saugeraum in den Pumpenraum
zu passieren, sowie mit einem federbelasteten Druckventil, das den Brennstoff verhindert,
von der Druckleitung in den Pumpenraum zurückzutreten, und in der Druckleitung einen
konstanten Druck aufrechterhält. Der Hubraum der Pumpe ist ferner reichlich größer,
als es der für .die einzelne Einspritzdauer notwendigen Brennstoffmenge entspricht;
die nötige Brennstoffmenge wird dadurch abgemessen, daß ein gesteuertes Überlaufventil,
das während des Druckhubs einen den Saugraum mit dem Druckraum verbindenden Kanal
absperrt, sich während des letzten Teiles des Druckhubes gegen den Druck öffnet
und die überflüssige Brennstoffmenge in den Saugraum zurückströmen läßt.
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Es ist ferner bekannt, in Verbindung mit dem federbelasteten Saugventil
eine Steuerung anzuordnen, ,durch welche das Saugventil ,gegen den Druck geöffnet
werden kann, so daß die Einspritzdauer unterbrochen wird, indem der letzte Teil
der durch den Hubraum der Pumpe bestimmten Brennstoffmenge in den Saugraum zurückgedrückt
wird. Es ist indessen mit bedeutenden Mängeln verknüpft. ein Überlauf- oder Saugventil
gegen den Druck zu öffnen, weil diese Ventile immer eine verhältnismäßig große Oberfläche
haben., so daß die Rückwirkung auf die Steuerung und die Regelvorrichtung groß wird.
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Bei den bekannten Brenn:stoffpuinpenv orrichtungen stammen die am
meisten vorkommenden Mängel, die oft Betriebsstockungen mitführen, von den Saug-
und Druckventilen, indem diese leicht als Sammelstellen für Unreinheiten des Brennöls
wirken, wodurch sie außer Tätigkeit gesetzt oder die dichtenden Flächen abgenutzt
werden, so daß die Ventile undicht werden und deshalb häufig nachgeschliffen werden
müssen.
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Bei Einspritzvorrichtungen der erwähnten Art kann es vorkommen, daß
die Strahllöcher
der Einspritzdüse zugestopft werden, wodurch der
Druck in der Einspritzvorrichtung so stark steigen kann, daß Brüche entstehen. Gegen
diese Gefahr kann man sich durch ein federbelastetes Sicherheitsventil sichern.
Aber die Anbringung eines solchen in der Vorrichtung vergrößert die Gefahr des Undichtwerdens
und der Anhäufung von Unreinheiten.
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Man hat versucht, die erwähnten Mängel dadurch zu verkleinern, daß
man an Stelle eines einzelnen Saugventils und eines einzelnen Druckventils zwei
reihenverbundene Ventile jeder Art anwendet, damit jedes einzelne Ventil gegen eine
Undichtheit beim anderen Ventil desselben Paares gesichert sein sollte. Die Verdoppelung
der Ventile macht aber die Vorrichtung umständlicher und beseitigt die Mängel
nicht vollständig.
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Die vorliegende Erfindung hilft den erwähnten Mängeln ab. Sie besteht
:darin, daß das federbelastete Saug- und Rückstromventil sich nach außen öffnet
und während des Saughubes von der Steuerung entgegen dem Federdruck offen gehalten,
während der Einspritzdauer dagegen durch den Feder-,-,'ruck gegen den Pumpendruck
geschlossen gehalten wird, so daß, wenn die Einspritzung durch Wiederöffnen des
Ventils unterbrochen wird, das Ventil sich in derselben Richtung öffnet, in welcher
der Pumpendruck wirkt.
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Dabei kann das Saug- und Rückströmventil in an sich bekannter Weise
durch eine Nockenscheibe mit besonderer Antriebswelle gesteuert werden.
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Ferner kann eine derartige Kurvenform und gegenseitige Einstellung
des Ventilnockens und des Pumpennockens vorgesehen sein, daß das vor dem Ende des
Druckhubes der Brennstoffpumpe zur Unterbrechung der Einspritzung geöffnete Ventil
während einer an das Druckhubende sich anschließenden Stillstandszeit des Pumpenkolbens
in der oberen Totlage, ferner während des darauffolgenden Saughubes und auch noch
während des ersten Teiles einer auf den Saughub folgenden zweiten Stillstandszeit
des Pumpenkolbens in der unteren Totlage offen gehalten wird.
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Endlich kann die das Saug- und Rückströmventil steuernde Nockenscheibe
auf ihrer Steuerwelle von Hand oder mittels eines selbsttätigen Reglers verdreht
werden, so daß der die Einspritzdauer und Einspritzmenge bestimmende Zeitpunkt der
Ventilöffnung verändert werden kann, während der Zeitpunktdes Ventilschlusses bei
Verdrehung des Nockens nur innerhalb der Stillstandszeit des Pumpenkolbens in der
unteren Totlage verschoben wird. Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen
Ausführungsform veranschaulicht.
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Abb. i stellt das Pumpengehäuse im Querschnitt dar.
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Abb.2 ist ein Schaubild zur Kennzeichnung der Bewegung des Ventils
6 zu den Perioden des Pumpenkolbens.
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Abb. 3 ist die Ansicht eines Reglers.
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i bezeichnet das Pumpengehäuse, 2 den Pumpenkolben, 3 eine Feder,
die bestrebt ist, den Pumpenkolben nach außen zu bewegen, .4 den Pumpenraum, 5 die
Saugleitung, 6 ein Überlaufv entil gemäß der Erfindung, 7 eine Belastungsfeder,
die das Überlaufventil. geschlossen hält, 8 einen Steuerhebel des Überlaufventils,
das von der Steuerwelle aus mittels einer Daumenscheibe g und einer am Hebel 8 gelagerten
Rolle 17 bewegt wird. i i ist die zu dem mit einer Feder 18 versehenen Einspritzventil
12 führende Diuckleitung, 13 der Pumpenhebel, der durch eine Rolle 16 von einer
Daumenscheibe 14 auf der Welle 15 bewegt wird, die die Steuerwelle der Pumpenbewegung
bildet. Die Weile 15 kann dieselbe wie die Welle io sein.
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Die Pumpenvorrichtung wirkt wie folgt: Da der Hubraum der Pumpe reichlich
bemessen ist, spritzt der Pumpenkolben, wenn er vom Pumpenhebel 13 nach innen bewegt
wird, nur einen Teil der dem Hubraum entsprechenden Brennstoffmenge in den Motorzylinder
durch die Druckleitung i i und das Ventil 12, während die überschüssige Brennstoffmenge
durch das überlaufventil6 während des letzten Teils des Pumpenhubs in die Saugleitung
5 zurücktritt.
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Die Steuerwellen fo und 15 können, wie gesagt, identisch sein oder
auf eine solche Weise bewegt werden, daß die Steuerung des Überlaufv entils in demselben
Takt wie die des Pumpenkolbens geschieht. Zwischen Saug- und Druckhub hat der Pumpenkolben
eine Stillstandszeit, während welcher die Rolle 16 des Pumpenhebels auf dem runden
Teil der Daumenscheibe 1:1 läuft. In dieser Periode schließt sich das Überlaufventil6,
das während des Saughubes dadurch offen gehalten wurde, daß die Rolle i 7 des Hebels
8 auf dein erhöhten Teil der Daumenscheibe lief, indem die Feder 7 den Schluß bewirkt,
sobald die Rolle 17 auf den runden Teil der Daumenscheibe g gelangt. Während des
darauffolgenden ersten Teils des Druckhubes, d. h. während der eigentlichen Einspritzdauer,
hält der Druck der Feder ständig das Überlaufventil 6 geschlossen, das erst während
des letzten Teils des Druckhubes :geöffnet wird, wenn nämlich die Rolle i7 wieder
auf den erhöhten Teil der Daumenscheibe 9 gelangt. Dadurch wird die Einspritzdauer
abgeschlossen,
indem der Druck im System sinkt. Das Brennstoffventil 12 schließt sich unter dem
Druck der Feder 18, während das überschüssige Brennöl in die Saugleitung zurückgedrückt
wird.
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Durch Abb.2 ist veranschaulicht, wie die Bewegung des Pumpenkolbens
im Verhältnis zu den Arbeitszeiten stattfindet, in welchen das Ventil 6 offen oder
geschlossen ist. Der erste Teil der Kurve nach Abb.2 gibt den Druckhub des Kolbens
an, der von dem ersten, schroff aufsteigenden Teil des Daumens id.a der Daumenscheibe
1d. bewirkt wird. Während des ersten Teiles dieses Pumpendruckhübes ist das Ventil
6 geschlossen, so daß die Brennstoffeinspritzung stattfindet. Eine Strecke weiter
im Druckhube öffnet sich das Ventil, nämlich zu einem Zeitpunkte zwischen den beiden
Lagen I und II, aus welchen die dem späteren Zeitpunkt entsprechende Lage I für
Höchstbelastung der Maschine gilt, wo man also die längstmögliche Einspritzdauer
hat, während die Lage II der Mindestbelastung entspricht, d. h. der kleinstmöglichen
Einspritzdauer. Nach Vollendung des Druckhubes steht der Pumpenkolben während einer
kürzeren Arbeitszeit still, einer kreisrunden Strecke des Daumens entsprechend,
und darauf beginnt der Saughub der Pumpe, dem letzten, sanft abnehmenden Teil des
Daumens id.a entsprechend. Der Daumen 9a der Daumenscheibe 9 hat eine solche Länge,
daß er das Ventil 6 offen hält, bis jedenfalls der Saughub der Pumpe beendet ist,
aber übrigens auch eine Zeitlang hiernach, die von der Einstellung der Daumenscheibe
g auf der Welle io abhängt, d. h. von der Belastung der Maschine abhängig ist. Das
Ventil 6 ist darauf geschlossen während des Restes der Aibeitszeit (d. h. dem außerhalb
des Daumens 1.4a liegenden kreisrunden Teil der Daumenscheibe 14 entsprechend),
in der der Pumpen-1colben in seiner unteren Totpunktlage stillsteht, und - wie oben
erwähnt - während des ersten (veränderlichen) Teiles des Druckhubes der Pumpe.
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Der Zeitpunkt der Unterbrechung der Einspritzdauer kann :durch eine
geeignete Regelungsvorrichtung eingestellt werden, indem z. B. die auf der Zeichnung
dargestellte Daumenscheibe 9 derart in Gelenkverbindung mit -dem Schwingkörper eines
Achsenreglef s oder mit einem Handregler sein kann, daß der Daumenscheibe eine Winkeldrehung
im Verhältnis zur Steuerwelle io gegeben werden kann. Je nach der Größe der vorgenominenenWinkeldrehung
trifft die Rolle i j den Daumen früher oder später, und dementsprechend wird das
Überlaufventil6 früher bzw. später geöffnet. Zufolge der Winkeldrehung wird ebenfalls
das Überlaufventil früher bzw. später geschlossen, aber der Zeitpunkt hierfür ist
belanglos, weil die Stillstandszeit des Pumpenkolbens 2 zwischen Saug- und Druckhub
lang genug gemacht werden kann, um den Schluß des Überlaufventils jedenfalls immer
nach dem Aufhören des Saughubes stattfinden zu lassen.
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In Abb. 3 ist schematisch ein Regler angegeben, der ein als Winkelhebel
geformtes Schwunggewicht s besitzt, das an einem Arm a drehbar aufgehängt ist, dessen
Nabe n auf der Welle io der Daumenscheibe 9 festgekeilt ist. Das Gewicht s steht
unter dem Einfluß einer nicht dargestellten Feder o. dgl., die bestrebt ist, es
gegen die Welle io zu halten, wie die mit voll ausgezogenen Linien gezeigte Lage
angibt. Durch einen Lenker i ist das kurze Hebelende des Schwunggewichtes s finit
einem Zapfen t auf der Daumenscheibe 9 verbunden. Die genannte Lage des Schwunggewichtess
und .derDaumenscheibe9, die auf der Zeichnung durch die mit I bezeichneten Linien
angegeben ist, entspricht der Höchstbelastung der Maschine, d. h. der längstmöglichen
Einspritzdauer, indem der Daumen 9a, wenn die Daumenscheibe 9 in der durch den Pfeil
t angegebenen Richting gedreht ist, die Daumenrolle i j möglichst spät treffen wird
und also das Ventil möglichst spät öffnet. In entsprechender Weise geben die mit
II bezeichneten Linien die Lage der Daumenscheibe und des Schwunggewichtes s an
(mit punktierten Linien gezeigt), die der Mindestbelastung der Maschine entspricht
(d. h. :der kürzesten Einspritzdauer).
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In Abb. i bezeichnen K, und KID die Kurbelstellungen für die größte
bzw. kleinste Belastung.
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Die Erfindung ist nicht an die dargestellte und beschriebene Bauart
gebunden, sondern kann verschiedentlich ausgeführt werden, ohne daß man von ihren
Grundgedanken abweicht.