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Einspritzvorrichtung mit Verteiler für Brennkraftmaschinen Die l,rfiidurig
betrifft eine Einspritzvorrichtung mit Verteilereinrichtung für Brennkraftmaschinen
zur Zumessung und Verteilung des Brennstoffes auf die einzelnen Einspritzstellen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unabhängig von der Drehzahl
der Maschine die Einspritzzeiten und die der Belastung der .Maschine entsprechenden
Einspritzmengen genau zuzumessen und einzuhalten. Zu diesem Zweck ist eine an sich
bekannte umlaufende Verteilerscheibe vorgesehen, vor der erfindungsgemäß ein Brennstoffdruckspeicher
angeordnet ist, dem der Brennstoff nahezu schwingungsfrei zugespeist wird.
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Die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen dieser Art leiden an dem
Übelstand, daß die Beinessung der Menge und die genaue Einhaltung des Einspritzwinkels
von Drehzahländerungen der Maschine abhängig sind, und zwar in dem Sinne, daß mit
zunehmender Drehzahl die Einspritzzeit, als Kurbelwinkel gemessen, in ungünstiger
Weise verlängen und infolge von Druckschwankungen eine Veränderung des Einspritzgesetzes
eintritt. Daraus ergibt sich als Nachteil, daß die einzelnen Einspritzstellen nicht
mit Sicherheit stets genau die gleichen Einspritzmengen zugeführt erhalten. Durch
die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Ferner bietet die erfindungsgemäße
Einspritzvorrichtung den Vorteil großer baulicher Einfachheit durch Vermeidung langer
Kanalleitungen und verwickelter Kanalführung. Dieses wird nach der Erfindung dadurch
erreicht, daß der Brennstoffdruckspeicher, eine ihm nachgeschaltete, zur Regelung
der Einspritzmenge dienende Regelscheibe, die umlaufende Verteilerscheibe und ein
die Anschlüsse für die einzelnen Einspritzleitungen tragender Deckel mit einem diese
Teile aufnehmenden Gehäuse zu einer gedrängt gebauten Einheit vereinigt sind.
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In Fällen, in denen es erwünscht ist, den Einspritzwinkel verändern
zu können, kann erfindungsgemäß beiderseits der Verteilerscheibe je eine mit
einer
der Anzahl der in regelmäßigen Zeitabschnitten zu versorgenden Einspritzstellen
entsprechenden Anzahl von gleich langen bogenförmigen Schlitzen und am äußeren Umfang
mit einem Kegelradsegmentversehene Regelscheibe angeordnet werden, die durch einen
Kegelradantrieb ,von Hand gegeneinander verdreht werden können. Befinden sich die
in ihrer Länge dem größten Einspritzwinkel entsprechenden Schlitze bei der Regelsc'heibenin
der gleichen Stellung, so entspricht diese der Einstellung für den größtmöglichen
Einspritzwinkel. Wenn sie durch den Kegelradantrieb gegeneinander verdreht werden,
so ergeben sich kleinere Einspritzwinkel.
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Um auch den, Beginn der Einspritzung willkürlich verändern zu können,
ist erfindungsgemäß entweder die Welle der Verteilerscheibe mit ihrer von der Maschine
angetriebenen Antriebswelle in bekannter Weise durch eine auf steilgängigen Rechts-
und Linksgewinden auf den Enden der zu kuppelnden Wellen verschiebbare Steilgewindemuffe
gekuppelt oder die Lagerung der Welle des Kegelrades zur Verstellung des Einspritzwinkels
als ein um die Achse des Gehäuses der Vorrichtung schwenkbarer Lagerbock ausgebildet,
durch dessen Verschwenkung die auf ,beiden iSeiten der Verteilerscheibe angeordneten,
zur Verstellung des Einspritzwinkels dienenden Regelscheiben um den gleichen Winkel
in oder entgegengesetzt der Drehrichtung :der Verteilerscheibe und so der Einspritzbeginn
im Sinne eines späteren oder früheren Einsetzens verstellt werden. Zur Festhaltung
der günstigsten Einstellung von Einspritzwinkel und :Einspritzbeginn sind erfindungsgemäß
Feststellvorrichtungen an den bewegten Teilen und zur Ermittelung dieser Einstellung
zwischen den bewegten und fest stehenden Teilen der Verstelleinrichtungen Anzeigevorrichtungen
in Form von Gradeinteilungen und Indexstrichen oder Zeigern vorgesehen, aus deren
Ablesungen Einspritzwinkel und Einspritzbeginn ermittelt werden können, was insbesondere
für die Einregelung neu entwickelter Motorenbaumuster wertvoll ist. Um bei größter
Verstellung des Einspritzbeginnes denDurchfluß des Brennstoffes nicht zu unterbrechen,
sind auf den der Verteilerscheibe abgewendeten Seiten der beiden Regelscheiben auf
dem gleichen Durchmesser wie dem der bogenförmigen .Regelschlitze bis etwa zur halben
Stärke der Regelscheiben bogenförmige Nuten eingefräst, in die die Regelschlitze
einmünden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie A-A in Fig. i, Fig. 3 eine Ansicht der umlaufenden
Verteilerscheibe, in Richtung des Pfeiles X in Fig. i, Fig. 4 einen Längsschnitt
der umlaufenden Verteilerscheibe nach :Linie B-B in Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt
des Deckels des Gehäuses der Vorrichtung nach Linie C-C in Fig. i, Fig. 6 einen
Längsschnitt durch eine Einspritzvorrichtung mit Einspritzwinkelregelvorrichtung
mit am Gehäuse fester Kegelradwellenlagerung, Eig. 7 eine Ansicht der Regelscheibe
zur Veränderung des Einspritzwinkels, von der Seite des Kegelradsegmentes aus gesehen,
Fig.8 eine Ansicht der Regelscheibe zur Veränderung des Einspritzwinkels, von der
der Verteilerscheibe abgewendeten Seite aus gesehen, Fig.9 einen Querschnitt nach
Linie D-D in Fig. io der aus Vorförder- und Hochdruckpumpe bestehenden Druckpumpe
zum Zuspeisen des Brennstoffes zum Brennstoffdruckspeicher, Fig. io einen Querschnitt
durch die Druckpumpe nach Linie E-E .in Fi:g. 9.
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In der ,Zeichnung ist eine Einspritzvorrichtung für vier in gleichen
Kurhelwinkelabständen zu beliefernde Einspritzstellen dargestellt. In allen Figuren
bezeichnen die gleichen 13; zugsziffern die gleichen Teile, und in der nachfolgenden
Beschreibung sollen .gleichzeitig die Betriebsvorgänge und ihre Wirkungen mitbeschrieben
werden.
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,Durch die Vorförderpunipe i wird der flüssige Brennstoff durch eine
Leitung 2 über ein in der Zeichnung nicht mitdargestelltes Filter bekannter Ausführung
angesaugt und der Hochdruckpumpe 3 zugedrückt, die ihn durch Leitung 4 und Anschlußverschraubung
5 und einen Kanal 6 in den Brennstoffdruckspeicher 7 drückt, der in einem zweckmäßig
zylindrischen Gehäuse 8 untergebracht ist. In dem Brennstoffdruckspeicher 7 wird
der Brennstoff auf einem nahezu unveränderlichen hohen Druck gehalten, der mindestens
gleich dem, vorzugsweise jedoch höher als der zur Einspritzung und Zerstäubung des
Brennstoffes erforderliche Druck ist. Im Brennstoffdruckspeicher 7 wird der Brennstoffdruck
durch ein Überdruckventilg geregelt, das durch eine einstellbare Feder io belastet
ist. Überschüssiger Brennstoff wird vom Überdruckventil 9 durch eine Leitung i i
in den Brennstoffbehälter zurückgeleitet.
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Das Gehäuse 8 der Vorrichtung ist durch einen Deckel 12 auf :der einen
Seite abgeschlossen, in dem vier federbelastete Rückschlagventile 13 angeordnet
sind. Jedes dieser Rückschlagventile 13 ist durch eine Rohranschlußverschraubung
1d mit einer Einspritzleitung verbunden. Innerhalb des Gehäuses 8 ist zwischen der
inneren Stirnfläche des Brennstoffdruckspeichers 7 und dem Deckel 12 die umlaufende
Verteilerscheibe 15 angeordnet, die mit der von :der Maschine angetriebenen l@'elle
16 unmittelbar oder gelenkig verbunden ist, und zwischen ihr und der inneren Stirnwand
des Druckspeichers 7 die gegenüber diesem verdrehbare Regelscheibe 17.
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Diese längs beweglich in das Gehäuse 8 eingeschobenen Teile werden
gegeneinander und gegen den Deckel 12 des Gehäuses 8 durch eine Feder. z. B. eine
ringförmige Membranfeder 18, gedrückt, die ihrerseits durch den Ring i9 init dem
Gehäuse S verspannt ist.
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Der Brennstoffdruckspeicher 7 ist an seiner gehäuseinneren Stirnwandfläche
mit einer der Anzahl der zu versorgenden Einspritzstellen entsprechenden Anzahl
von Bohrungen 2o,versehen, die von dem Inneren des .Brennstoftdruckspeichers 7 ausgehen
und mit den Rückschlagventilen 13 im Deckel 12 gleichachsig sind. Die einzelnen
Bohrungen 2o werden
durch die gegenüber dein Druckspeicher 7 vierdrehbare
Regelscheibe 17 (Fig.2) im Querschnitt gerekelt, d. h. geöffnet, geschlossen oder
gedrosselt. Die Regelscheibe 17 hat zu diesem Zweck gegenüber jeder l3olirtillg
20 in der gehäuseseitigen Stirnwand des Brennstoffdruckspeichers 7 eine Öffnung
21, die, Wie in Fig. 2 gezeigt, die Form eines Schlitzes von al>neümender lirefite
hat. Durch Drehung der Regelsclieilie 17 wird der Grad der Überdeckung zwischen
jeder Bohrung 2o und der zugehörigen Öffnung 21 eingestellt und damit jeweils die
aus dem Brennstoffdruckspeicher 7 durch die Bohrungen 2o entnommene Einspritzmenge
geregelt. Die Verdrehung der lzegelscheibe 17 katni beispielsweise durch die mit
einem Zalinsegnient am Umfang der Regelscheibe 17 kämmende Zahnstange 22
bewirkt werden. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung der Regelscheibe 17 sind
die Bohrungen 20 ungedrosselt, so daß die grö ßtmöglichelireinistoffnienge durchströmen
kann-Wird die Zahnstange 22 nach links in Richtung des Pfeiles 1' in Fig. 2 verschoben,
so dreht sich die Regelscheibe 17 entgegen dem Uhrzeiger und die Schlitzöffnungen
21 schließen in zunehmendem Maße die Bohrungen 2o al>, so daß die hindurchströmende
Breinistoffinenge vermindert wird, ohne daß sich hierbei der Einspritzwinkel ändert.
Die Verteilung des aus dem Bretinstoffdruckspeicher 7 entnommenen Brennstoffes.,
der durch die Bohrungen 2o sowie die Schlitze 21 in der Regelscheibe 17 hindurchströmt,
sowie die Zumessung des Brennstoffes auf die einzelnen Einspritzstellen bzw. -leitungen
wird durch die umlaufende Verteilerscheibe i y bewirkt, die, wie aus den Fig. 1,
3 und 4 hervorgeht, finit der Welle 16 aus einem Stück besteht oder zwecktnäßigerweise
gelenkig mit ihr verbunden ist. Die Welle 16 ist in dein in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel durch eine mittlere Aussparung in der Regelscheibe 17 und im
Brennstoffdruckspeicher7 hindurchgeführt und inRollenlagern 23 in der mittleren
Aussparung desBrennstoff druckspeichers 7 gelagert. Die umlaufende Verteilerscheibe
15 ist mit einer Bohrung 24 versehen, die nacheinander mit jeder Bohrung 2o auf
dem Wege über die zwischengeschaltete Schlitzöffnung 21 der Regelscheibe 17 und
andererseits mit jeder Bohrung der mit Bohrungen 20 gleichachsigen Rückschlagventile
13 zur Deckung gelangt. Auf diese Weise unterteilt die unilaufende Verteilerscheibe
15 den aus dem Brermstotfdruckspeicher 7 abströmenden Brennstoff in die einzelnen
Einspritzmengen, deren Beträge, wie oben beschrieben, durch die Stellung der einstellbaren
Regelscheibe 17 bestimmt werden. Die Welle 16 wird in zeitlicher Übereinstimmung
finit dein Umlauf der Maschine unmittelbar von dieser oder auch mittelbar angetrieben.
Das Verhältnis ihrer Drehzahl zu derjenigen der 1@Iaschine ist bei Zweitaktmaschinen
1 : 1 und bei Viertakt-Maschinen 1 : 2.
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Vor der Bohrung 24 in der Verteilerscheibe 15 können, in Richtung
des Pfeiles Z in Fig. 3 gesehen, eine oder mehrere Hilfsbohrungen 25 angeordnet
sein, die der Reihe nach mit jeder Bohrung 20 und jeder der Bohrungen der Rückschlagventile
13 zur Deckung kommt bzw. kommen. Diese Bohrungen 25 dienen dazu, eine Voreinspritzung
von Brennstoff durchzuführen, wenn eine solche erwünscht ist. In Drehrichtung des
Pfeiles Z hinter der Bohrung 24 der Verteilerscheibe 15 in Fig. 3 ist eine Bohrung
26 angeordnet, die ebenfalls der Reihe nach mit den Bohrungen der Rückschlagventile
13 zur Deckung kommt. Diese Bohrung dient dazu, die Einspritzleitung bei Abschluß
der Einspritzung durch RückstrÖmung zu entlasten, damit sich infolge dieser Entlastung
das Einspritzventil schließt und so die Einspritzung sicher beendet wird. Zu diesem
Zweck ist die Bohrung 26 in der Verteilerscheibe 15 nicht quer hindurch, sondern
als Sackloch gebohrt und mit einer axialen Bohrung 27 der Welle 16 durch eine radiale
Bohrung 28 in der Verteilerscheibe 15 verbunden. Die axiale Bohrung 27 der Welle
16 erstreckt sich von der radialen Bohrung 28 bis zu einem Punkt außerhalb des Gehäuses
8, an dem eine Bohrung 29 nach außen geführt ist, die in die Aussparung eines die
Welle 16 umgebenden Ringes 30 einmündet, von dem eine Leitung 31 den zurückströmenden
Brennstoff in den Vorratsbehälter zurückleitet. Zur Aufnahme des an den Gleitflächen
zwischen Brennstoffdruckspeicher 7, Regelscheibe 17, Verteilerscheibe 15 und Deckelinnenfläche
austretenden Leckbrennstoffes sind im Gehäuse 8 die Ringnuten 32, 33 und 34. vorgesehen,
von denen der Leckbrennstoff durch die die Ringnuten verbindende Bohrung 35 und
Leitung 36 ebenfalls zum-Vorratsbehälter zurückgeführt wird.
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Der Brennstoffdruckspeicher7 kann jede beliebige Form aufweisen. Wesentlich
ist nur, daß das Zusammenwirken seiner mit den Bohrungen 20 versehenen gehäuseseitigen
Wandung mit der vorgeschalteten Regelscheibe 17 gewahrt bleibt. Der Brennstoffdruckspeicher
7 besteht vorzugsweise aus einem einteiligen metallischen Körper, damit keine zusätzlichen
Dichtungen erforderlich sind. Er kann jedoch auch aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt
sein. Die Regelung des Brennstoffdruckes kann außer durch das bereits obenerwähnte
Überdruckventil 9 durch die Hochdruckpumpe 3 selbst ausgeführt werden, indem das
Überdruckventil in diese verlegt und der überschüssige Brennstoff auf die Saugseite
der Vorförderpumpe geleitet wird. Eine Verminderung der Druckschwankungen im Brennstoffdruckspeicher
7 .infolge der stoßweisen Entnahme des Brennstoffes kann auch dadurch erreicht werden,
daß dem Brennstoffdruckspeicher 7 außerhalb des Gehäuses 8 ein Speicherbehälter
von großem Fassungsvermögen Vorgeschaltet wird. Diese Anordnung ist jedoch in der
Zeichnung nicht dargestellt.
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Die in Fig. 6 im Längsschnitt dargestellte Einspritzvorrichtung mit
Einrichtung zur Veränderung des Einspritzwinkels besteht im wesentlichen aus den
gleichen Teilen wie die in Fig. l dargestellte Vorrichtung, und es bezeichnen die
gleichen Bezugsziffern die gleichen Teile wie in Fig. 1. Zusätzlich zu diesen sind
beiderseits der Verteilerscheibe 15 die beiden mit Kegelradsegmenten 37 versehenen
Regelscheiben 38 angeordnet, die vermittels Rollenlagern 23
auf
der Welle 16 bzw. dem Zapfen 39 der Verteilerscheibe 15 gelagert sind. In den Regelscheiben
38 sind die bogenförmigen Schlitze 4o angeordnet, deren Länge dem größten
Einspritzwinkel entspricht, und auf der dem Kegelradsegment 37 abgewendeten
Seite auf dem gleichen Durchmesser wie die bogenförmigen Schlitze bis etwa zur halben
Stärke der Regelscheiben 38 die entsprechend der größten Veränderung des Einspritzwinkels
langen bogenförmigen Nuten 41 eingefräst, in die die Schlitze 40 einmünden.
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Zur gegenseitigen Verdrehung der beiden Regelscheiben 38 dient das
in deren Kegelradsegmente 37 eingreifende Kegelrad 42, dessen Welle 43 in einem
Auge 44 des Gehäuses 8 gelagert, und durch einen gerändelten Knopf 45 oder ein Handrädchen
von Hand verdrehbar und durch eine Hebelmutter 46 in der eingestellten Lage feststellbar
ist. Ein Zeiger am gerändelten Knopf 45 und eine Gradeinteilung am Auge 44 ermöglicht
eine Ablesung des Verstellwinkels und damit des Einspritzwinkels.
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Zur Veränderung des Einspritzbeginnes kann in bekannter Weise eine
in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung mit Steilgewindekupplungsmuffe,
die auf Rechts- und Links-Steilgewinden auf den zu.kuppelnden Wellenenden verschiebbar
ist, verwendet werden. Zum gleichen Zweck kann auch an Stelle der Steilgewindekupplung
die Welle 43 des Kegelrades 42 anstatt in einem am Gehäuse 8 festen Auge 44 in einem
um dieAchse des Gehäuses 8 schwenk- und feststellbaren Lagerbock gelagert sein,
durch dessen Verschwenkung die beiden Regelscheiben 38 gemeinsam um den gleichen
Winkel im gleichen Sinne gedreht werden und so der Einspritzbeginn verändert wird.
Auch diese Verstelleinrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Gradeinteilung
und Indexstrich oder Zeiger an den gegeneinander bewegten Teilen der vorstehend
beschriebenen Verstelleinrichtungen für den Einspritzbeginn gestatten auch hier,
einen Winkel abzulesen, aus dem in Verbindung mit dem abgelesenen Winkel der Einspritzwinkelverstellung
den Winkel des Einspritzbeginnes zu ermitteln. Ein Ausführungsbeispiel für eine
aus Vor- und Hochdruckpumpe bestehenden Druckpumpe zum Speisen des Druckspeichers
7 besteht, wie in den Fig. 9 und io dargestellt, aus einem zweiteiligen Gehäuse
48, 49 und einer Trennwand 5o, in dem in bekannter Weise die Zahnräderpaare 51 und
52 untergebracht sind, von denen das Paar 51 die Vorförderpumpe i der Fig. 1 und
das Paar 52 die Hochdruckpumpe 3 der Fig. 1 :bildet. Der von dem Brenstoffvorratsbehälter
über das Filter zufließende Brennstoff tritt durch die Leitung 2 in die Vorförderpumpe
i ein und wird von dieser über die Verbindungsleitung 53 der Hochdruckpumpe 3 zugedrückt,
die ihn durch die Leitung 4 in den Brennstoffdruckspeicher 7 drückt. Die Pumpeneinheit
wird durch das Zahnrad 54, das entweder unmittelbar von der Maschine oder mittelbar
von der Welle 16 der Verteilerscheibe 15 oder auch in anderer Weise angetrieben.
Die Erfindung erschöpft sich nicht in der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform,
sondern erlaubt sowohl im ganzen als auch in ihren Einzelteilen eine ganze Anzahl
anderer Ausführungsformen und Abwandlungen.