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Brennkraftmaschine mit veränderlicher Drehzahl und Einspritzzeitpunktverstellung.
Bekanntlich muss bei Dieselmaschinen der Zünd-oder der Einspritzzeitpunkt bei weell- selnden Drehzahlen oder verschiedenen Belastungen derart verändert werden, dass er z. B. mit zunehmender Drehzahl vor-, mit abnehmender dagegen zurückverleg wird. Die Verstellung geschieht in der Regel durch den Maschinenwärter von Hand. Sie ist daher eine mehr oder weniger gefühlsmässige und kann infolgedessen keinen Anspruch auf ausreichende Zuverlässigkeit machen.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Maschinen, bei denen die Einstellung des Zündzeitpunktes selbsttätig durch die Maschine bewirkt wird. u. zw. unter Benutzung eines mit der Einspritzzeitpunktverstellung verbundenen, unter der Wirkung einer Feder einerseits und einer Druckflüssigkeit anderseits stehenden Steuerkolbens, dessen Verstellung unter dem ver- änderlichen Druck einer, durch eine von der Kraftmaschine angetriebene Pumpe in Umlauf versetzten Druckflüssigkeit erfolgt. Die Erfindung besteht darin, dass der Behälter der Druck- fliissigkeit in zwei durch einen Windkessel verbundene Räume geteilt ist, von denen der eine mit der Förderpumpe verbunden ist, während der andere die auf den Steuerkolben einwirkende Steuerflüssigkeit enthält.
Als Forderpumpe für die Druckfliissigkeit wird dabei zweckmässig eine mit der Brennstoffpumpe verbundene Zubringerpumpe und als Druckflüssigkeit der Brennstoff verwendet.
In der Zeichnung ist die Erfindung in Fig. 1 schematisch dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Einspritzzeitpunktverstellung an einer normalen Brennstoffpumpe, die Fig. 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in schematischer Darstellung. Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Einspritzzeitpunktverstellung an einer Brennstoffpumpe mit Drehkolbenregelung.
In der Fig. 1 wird als Steuerflüssigkeit das Kühlwasser der Maschine verwendet. Es ist hier mit b die Kühlwasserpumpe bezeichnet, die ihren Antrieb von der Brennkraftmaschine a erhält. Von der Druckleitung bl dieser Pumpe führt eine Zweigleitung b2 nach dem Druckbehälter f, der durch eine eingebaute senkrechte Scheidewand f1 in zwei miteinander in
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kolben i in Verbindung, der an der Aussenseite unter der Einwirkung einer Feder j steht und an einem bei k drehbar gelagerten Winkelhebel 1 angreift, der über ein Gestänge M, n mit einer Welle t verbunden ist. Auf letzterer ist eine Exzenterscheibe q (Fig. 2) befestigt, auf der sich ein Hebel u führt, der zwischen der Antriebsnocke s und dem Pumpenkolben p eingeschaltet ist und die Bewegung der Nocke auf den Pumpenkolhen überträgt.
Der Raum des Druckbehälters enthält Kühlwasser, der Raum f3 ein Öl, das gleichzeitig zur Kolbenschmierung dienen kann. Der Raum über den beiden Flüssigkeiten dient als Windkessel.
Die Wirkungsweise ist folgendermassen : Ein Teil des von der Kühlwasserpnmpe b geförderten Kühlwassers gelangt durch die Abzweigung b2 nach dem Druckraum 2, Nimmt die Drehzahl der Maschine zu, so wächst entsprechend dem Wasserdruck auch die nach dem Raum geförderte Flüssigkeitsmenge. Der Flüssigkeitsspiegel im Raume f2 steigt daher unter Zu- sammenpressung der in den Behälter eingeschlossenen Luft und die letztere überträgt diese Drucksteigerung auf die Steuerflüssigkeit im Raum dz Unter dem Überdruck in diesem Raum
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wird der Steuerkolben i nach links verschoben. Durch diese Verschiebung des Steuerkolbens wird der Winkelhebel l ausgeschwungen, dessen Bewegung über das Gestänge 1n} n auf die Welle t übertragen wird.
Letztere wird dadurch gedreht und verschiebt den Hebel M infolge seiner exzentrischen Lagerung auf der Welle in der Fig. 2 nach links. Die Rolle u dieses Hebels kommt daher früher in den Bereich des ansteigenden Teiles der Nocke s und die Brennstoffeinspritzung erfolgt sonach entsprechend früher. Nimmt umgekehrt die Drehzahl der Brennkraftmaschine a ab, so sinkt wegen der geringeren Leistung der Pumpe b in der Zeiteinheit der Druck der Steuerflüssigkeit im Behälter f und der Steuerkolben i wird nunmehr unter der Wirkung der Feder j nach rechts verschoben.
Diese Bewegung wird wiederum über das Gestänge 1, m, n auf die Welle t übertragen, die nunmehr den Hebel u im entgegengesetzten Sinne, d. h. in der Fig. 2 nach rechts, verschiebt, so dass die Hubkurve der Nocke s entsprechend später auf die Rolle u1 zur Einwirkung gelangt. Der Förderhub des Pumpenstempels p beginnt nunmehr später und dementsprechend wird auch der Einspritzbeginn näher an den Totpunkt hin verlegt.
Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass die Pumpe b als Zubringerpumpe für die Brennstoffpumpe o ausgebildet und demzufolge als Steuerflüssigkeit der Brennstoff verwendet wird. Die Pumpe b wird wiederum von der Brennkraftmaschine a angetrieben und saugt Brennstoff aus dem Vorratsbehälter c durch die Leitung d an. Diesen Brennstoff befördert sie über die Leitung e nach dem Druckbehälter f, der entsprechend der Ausführung nach Fig. 1 wieder durch eine eingebaute senkrechte Scheidewand/ in zwei untereinander durch einen Windkessel in offener Ver-
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nach dem Saugraum der Brennstoffpumpe o.
Der Druckbehälter f ist mit einer Drossel- öffnung g versehen, durch die der Brennstoff in den Raum tO eintritt. Von hier entweicht er durch die Leitung v zur Brennstoffpumpe und über das Druckventil. x und die Leitung zum Vorratsbehälter c zurück. Mittels des Druckventils a : kann der Druck im Saugraum der Brennstoffpumpe auf eine bestimmte Höhe (O, 2, 3at) eingestellt werden. Mit dem Druckbehälter f3 steht der Steuerkolben i in Verbindung, der in gleicher Weise wie gemäss Fig. 1 an die Einspritzzeitpunktverstellung der Brennstoffpumpe o angeschlossen ist.
Die Wirkungsweise gestaltet sich wie folgt : Die Zubringerpumpe b saugt Brennstoff aus dem Vorratsbehälter c an und drückt ihn über die Leitung e nach dem Druckbehäter f.
Steigt die Drehzahl der Maschine, so steigt auch die Fördermenge der Zubringerpumpe b und dementsprechend wächst auch der Druck im Druckbehälter f. Unter dem zunehmenden Druck wird der Kolben i nach aussen verschoben, der diese Bewegung in der früher beschriebenen Weise auf die Einspritzzeitpunktverstellung der Brennstoffpumpe überträgt.
In Fig. 4 ist noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. Mit a ist wieder die Brennkraftmaschine bezeichnet, von der aus eine, als Kreisel-, Zahnrad-oder Kolbenpumpe ausgebildete Pumpe b angetrieben wird. Diese Pumpe saugt eine Steuerflüssigkeit aus einen) Behälter c über die Leitung d an und drückt sie über die Leitung e nach dem Raume fi des Druckbehälters f, von dem sie durch eine Drosselöffnung g und eine Leitung h nach dem Sammelbehälter c zurückfliesst. Mit dem Raum f3, der durch einen Windkessel mit dem Räume/ verbunden ist, steht wieder wie in Fig. 1 und 3 ein Steuerkolben i in Verbindung, durch dessen Verschiebung die Verstellung des Einspritzzeitpunktes in der geschil- derten Weise vorgenommen wird.
In den beschriebenen Ausführungsformen ist die Verstellung des Einspritzzeitpunktes ausschliesslich in Abhängigkeit zu der Drehzahl der Maschine gebracht. Sie kann aber ausserdem auch noch von der Belastung der Maschine abhängig gemacht werden. Dies kann in der Weise geschehen, dass der Querschnitt der Drosselöffnung g des Druckbehälters f konstant gehalten und die Förderung der Pumpe vom Regler beeinflusst wird, oder dass der Drosselquerschnitt g in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine veränderlich gemacht wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Ventilnadel y vorgesehen sein, die mit dem Füllungsregler z der Maschine verbunden ist und je nach der Belastung der Maschine den Drosselquerschnitt mehr oder weniger weit öffnet.
Steigt die Belastung, dann sinkt die Drehzahl und die Bewegung der Reglermuffe verursacht über ein nicht gezeichnetes Verbindungsgestänge zwischen Regler und Brennstoffpumpe eine entsprechende Änderung der eingespritzten Brennstoffmenge derart, dass die Maschine bei grösserer Belastung mit grösserer Füllung fährt. Da die Ventilnadel ebenfalls mit der Reglermuffe verbunden ist, so ist ihre Stellung zum Drosselquerschnitt g abhängig von der jeweiligen Belastung der Maschine. Steigt beispielsweise die Belastung, so wird der Drosselquerschnitt g durch die Ventilnadel y verkleinert. Dadurch wird auch bei Abnahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine a der Überdruck im Behälter ys vergrössert, was sich in einer entsprechenden Verschiebung des Steuerkolbens i auswirkt.
Bei abnehmender Belastung dagegen wird der Drosselquerschnitt durch
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Verstellung der Ventilnadel y weiter geöffnet, so dass der Druck im Behälter f2 entsprechend sinken kann. Unter dem Überdruck der Feder j wird der Steuerkolben i nunmehr entgegengesetzt bewegt und damit der Einspritzzeitpunkt zurückverlegt.
Statt der in der Fig. 2 dargestellten Brennstoffpumpe können naturgemäss auch andere bekannte Ausführungen Verwendung finden, z. B. gemäss Fig. 5 eine Brennstoffpurnpe, bei der die Fiillungsänderung durch Verdrehung des Pumpenstempels mittels einer schrägen Steuerkante pl erfolgt. In diesem Falle wirkt der Regler unmittelbar verdrehend auf den Pumpenstempel ein, während der Zeitpunkt, in dem die Pumpe zu fördern beginnt, also der Einspritzbeginn, in Übereinstimmung mit Fig. 2 (Hebel u) verändert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit veränderlicher Drehzahl und Einspritzzeitpunktverstellung durch einen unter der Wirkung einer Feder einerseits und einer Druckflüssigkeit anderseits stehenden Steuerkolben, dessen Verstellung unter dem veränderlichen Druck einer durch eine von der Kraftmaschine angetriebene Pumpe in Umlauf versetzten Druckflüssigkeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter der Druckflüssigkeit in zwei durch einen Windkessel verbundene Räume (f2, f3) geteilt ist, von denen der eine mit der Förderpumpe (b) verbunden ist, während der andere die auf den Steuerkolben (i) einwirkende Steuerflüssigkeit enthält.
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Internal combustion engine with variable speed and injection timing adjustment.
It is known that in diesel engines the ignition or the injection time must be changed at fluctuating speeds or different loads in such a way that it is e.g. B. forward with increasing speed, with decreasing, however, is moved back. The machine operator usually makes the adjustment manually. It is therefore more or less emotional and consequently cannot claim to be sufficiently reliable.
The invention relates to such machines in which the setting of the ignition timing is effected automatically by the machine. u. betw. using a control piston connected to the injection timing adjustment, under the action of a spring on the one hand and a pressure fluid on the other, which is adjusted under the variable pressure of a pressure fluid set in circulation by a pump driven by the engine. The invention consists in that the container of the pressure fluid is divided into two spaces connected by an air chamber, one of which is connected to the feed pump, while the other contains the control fluid acting on the control piston.
A feed pump connected to the fuel pump is expediently used as the delivery pump for the pressure fluid and the fuel is used as the pressure fluid.
In the drawing, the invention is shown schematically in Figure 1; FIG. 2 shows an example of an embodiment of the injection timing adjustment on a normal fuel pump; FIGS. 3 and 4 show two further embodiments of the subject matter of the invention in a schematic representation. 5 shows an example of an embodiment of the injection timing adjustment on a fuel pump with rotary piston control.
In Fig. 1, the cooling water of the machine is used as the control fluid. The cooling water pump, which receives its drive from the internal combustion engine a, is designated here with b. From the pressure line bl of this pump, a branch line b2 leads to the pressure vessel f, which is divided into two by a built-in vertical partition f1
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piston i in connection, which is under the action of a spring j on the outside and engages an angle lever 1 rotatably mounted at k, which is connected to a shaft t via a linkage M, n. On the latter, an eccentric disk q (Fig. 2) is attached, on which a lever u guides, which is connected between the drive cam s and the pump piston p and transmits the movement of the cam to the pump piston.
The space of the pressure vessel contains cooling water, space f3 an oil, which can also be used for piston lubrication. The space above the two liquids serves as an air chamber.
The mode of operation is as follows: Part of the cooling water conveyed by the cooling water pump b passes through the branch b2 to the pressure chamber 2. If the speed of the machine increases, the amount of liquid conveyed to the chamber increases according to the water pressure. The liquid level in space f2 therefore rises under compression of the air enclosed in the container and the latter transfers this pressure increase to the control fluid in space dz under the overpressure in this space
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the control piston i is moved to the left. As a result of this displacement of the control piston, the angle lever l is swung out, the movement of which is transmitted to the shaft t via the linkage 1n} n.
The latter is thereby rotated and moves the lever M due to its eccentric mounting on the shaft in FIG. 2 to the left. The role u of this lever therefore comes earlier in the area of the rising part of the cam s and the fuel injection takes place accordingly earlier. Conversely, if the speed of the internal combustion engine a decreases, the pressure of the control fluid in the container f falls due to the lower power of the pump b in the unit of time and the control piston i is now shifted to the right under the action of the spring j.
This movement is in turn transmitted via the linkage 1, m, n to the shaft t, which now controls the lever u in the opposite direction, i.e. H. to the right in FIG. 2, so that the lifting curve of the cam s comes into effect later on the roller u1. The delivery stroke of the pump plunger p now begins later and, accordingly, the start of injection is also moved closer to dead center.
The embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 essentially in that the pump b is designed as a feed pump for the fuel pump o and consequently the fuel is used as the control fluid. The pump b is in turn driven by the internal combustion engine a and sucks fuel from the reservoir c through the line d. It transports this fuel via line e to the pressure vessel f, which, according to the embodiment of FIG. 1, again through a built-in vertical partition / in two under each other through an air chamber in an open connection.
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after the suction chamber of the fuel pump or similar
The pressure vessel f is provided with a throttle opening g through which the fuel enters the space tO. From here it escapes through line v to the fuel pump and via the pressure valve. x and the line to the reservoir c back. By means of the pressure valve a: the pressure in the suction chamber of the fuel pump can be set to a certain level (O, 2, 3at). The control piston i, which is connected to the injection timing adjustment of the fuel pump o in the same way as according to FIG. 1, is connected to the pressure vessel f3.
The mode of operation is as follows: The feed pump b draws fuel from the storage container c and presses it via the line e to the pressure container f.
If the speed of the machine increases, the delivery rate of the feeder pump b increases and the pressure in the pressure vessel f increases accordingly. Under the increasing pressure, the piston i is displaced outwards, which transfers this movement to the injection timing adjustment of the fuel pump in the manner described earlier.
Another embodiment is shown in FIG. The internal combustion engine is again denoted by a, from which a pump b designed as a centrifugal, gear or piston pump is driven. This pump sucks in a control fluid from a) container c via line d and presses it via line e to the space fi of the pressure container f, from which it flows back through a throttle opening g and a line h to the collecting container c. As in FIGS. 1 and 3, a control piston i is connected to the space f3, which is connected to the space / by an air chamber, and the displacement of the control piston i adjusts the injection time in the manner described.
In the embodiments described, the adjustment of the injection time is brought only as a function of the engine speed. But it can also be made dependent on the load on the machine. This can be done in such a way that the cross section of the throttle opening g of the pressure vessel f is kept constant and the delivery of the pump is influenced by the controller, or that the throttle cross section g is made variable depending on the load on the machine. For this purpose, for example, a valve needle y can be provided which is connected to the filling regulator z of the machine and, depending on the load on the machine, opens the throttle cross-section to a greater or lesser extent.
If the load increases, the speed decreases and the movement of the regulator sleeve causes a corresponding change in the amount of fuel injected via a connecting linkage (not shown) between the regulator and the fuel pump, so that the machine runs with a larger charge when the load is greater. Since the valve needle is also connected to the regulator sleeve, its position in relation to the throttle cross section g depends on the respective load on the machine. For example, if the load increases, the throttle cross section g is reduced by the valve needle y. As a result, when the speed of the internal combustion engine a decreases, the overpressure in the container ys is increased, which results in a corresponding displacement of the control piston i.
When the load decreases, however, the throttle cross-section increases
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Adjustment of the valve needle y further open so that the pressure in the container f2 can decrease accordingly. Under the overpressure of the spring j, the control piston i is now moved in the opposite direction and the injection time is moved back.
Instead of the fuel pump shown in FIG. 2, other known designs can naturally also be used, eg. B. in accordance with FIG. 5 a fuel pump in which the filling change takes place by rotating the pump plunger by means of an inclined control edge p1. In this case, the controller has a direct twisting effect on the pump plunger, while the point in time at which the pump begins to deliver, ie the start of injection, is changed in accordance with FIG. 2 (lever u).
PATENT CLAIMS:
1. Internal combustion engine with variable speed and injection timing adjustment by a control piston under the action of a spring on the one hand and a hydraulic fluid on the other, the adjustment of which takes place under the variable pressure of a hydraulic fluid set in circulation by a pump driven by the engine, characterized in that the container of Pressure fluid is divided into two spaces (f2, f3) connected by an air chamber, one of which is connected to the feed pump (b), while the other contains the control fluid acting on the control piston (i).