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Einspritzbrennkraftmaschine mit sternförmig angeordneten Zylindern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrennkraftmasehine mit sternförmig angeordneten Zylindern, von denen jeder mit einem einzigen, dem Ein-und Auslass dienenden, nockengesteuerten Ventil versehen ist, während ferner ausserdem noch jedem Zylinder eine durch Nocken betätigte radial angeordnete Einspritzpumpe für den flüssigen Brennstoff zugeordnet ist.
Die Erfindung besteht darin, dass die Ventile und die Einspritzpumpen durch eine einzige, von aussen zu betätigende Vorrichtung geregelt werden können, wobei gleichzeitig bei Veränderung des Einspritzzeitpunktes für den Brennstoff auch die Grösse des Pumpenhubes entsprechend verstellt wird ; ferner können die Pumpen vollständig abgeschaltet werden, was gleichzeitig eine selbsttätige Bewegung der
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demzufolge keine Zündung in den Zylindern eintreten kann.
Diese neuartige vereinfachte Steuerung der Brennkraftmaschine hat eine wesentliche Ersparnis an Brennstoff zur Folge, da der Brennstoffbedarf selbsttätig der von der Brennkraftmaschine verlangten Leistung angepasst wird.
Erreicht werden diese Vorteile dadurch, dass die beiden die Ventilstössel bzw. die Pumpenkolben betätigenden Nockenscheiben auf der Kurbelwelle nebeneinander angeordnet sind, u. zw. sind diese Nockenscheiben vorzugsweise an einer gemeinsamen, auf der Kurbelwelle drehbar angeordneten Steuerradscheibe angeordnet. Zwecks gleichzeitiger Veränderung des Einspritzzeitpunktes und des Kolbenhubes sind zwischen die die Brennstoffpumpen betätigende Nockenscheibe und die Brennstoffpumpen Schwingarme eingeschaltet, die an einer drehbar auf der Kurbelwelle gelagerten Platte ausschwingbar befestigt sind, um der Ausbildung der Nockenscheibe entsprechend ausschwingen zu können, so dass durch Verdrehung dieser Platte in oder entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle der Pumpenhub und der Einspritzzeitpunkt gleichzeitig geändert wird.
Diese Sehwingarme haben an ihrem mit der Platte gelenkig verbundenen Ende eine Auflauffläche, auf die bei Verdrehung der Platte nach der einen Richtung hin der Pumpenkolben aufläuft, wodurch derselbe ausser Arbeitslage verschoben wird und kein Brennstoff mehr gefördert werden kann. An der Platte ist ferner ein besonderer Nockenring befestigt, der bei der eben genannten Ausserbetriebsetzung der Pumpe das Ventilsteuergestänge derart verstellt, dass die Ventile in die Offenstellung bewegt werden. Die Verdrehung dieser Platte geschieht durch eine an derselben angelenkte Stange, die durch einen ausserhalb der Maschine angeordneten Stellschieber betätigt wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt : Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt durch die Brennkraftmaschine, Fig. 2 ist ein Einzelheitsschnitt der Pumpen-und Ventilsteuerung, Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-8 der Fig. 2, Fig. 4 zeigt im vergrösserten Massstabe einen lotrechten Schnitt durch die Brennstoffpumpe für einen Zylinder, Fig. 5 zeigt in Ansieht die Zusammenstellung der Pumpen-und Ventilsteuerung, Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 ist eine Einzelheitsansicht der Nockenanordnung der Ventilsteuerung und Fig. 8 zeigt im Schnitt die Lage der Ventilsteuerung in Ventiloffenstellung.
Nach Fig. 1 ist das Kurbelgehäuse der für ein Luftfahrzeug bestimmten Brennkraftmaschine durch
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Die Kammer A hat vorzugsweise die Gestalt eines abgestumpften Kegels, um den Luftwiderstand möglichst zu verringern. Die Kammer B nimmt die Kurbel auf, und die Kammer a enthält die Steuerungen für die Pumpen-und Ventilantriebe.
Die Kurbelwelle 33 ist hohl und läuft an dem einen Ende in eine Verjüngung 33'aus, die zur Auf-
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der Kopf der Hauptsehubstange 45, an die die Schubstangen 47 für die andern Kolben angelenkt sind. An die äusseren Enden dieser Schubstangen sind die Kolben 50 mittels Zapfen 51 angeschlossen. Jeder Kolben arbeitet in einem verhältnismässig dünnwandigen Zylinder JJ.
Im Zylinderkopf 62 ist das Ventil 60 angeordnet, das sowohl zur Überwachung des Brennstoffeinlasses als auch des Auslasses für die Auspuffgase dient. Es wird in bekannter Weise durch Schwinge 11, Stossstange 79 und Stössel 81 angetrieben ; letzterer ist in einer Büchse 84 geführt, die in eine in der Kammer 0 befindliche Öffnung 21 (Fig. 3) eingesetzt ist. Eine Rolle 81 am inneren Ende des Stössels 81 reitet auf dem Ringflansch 88'einer Steuerscheibe 88, und dieser Flansch hat in Abständen die Nocken 89 (Fig. 2).
Der Brennstoff wird der Verbrennungskammer von der Pumpe aus über die Leitung 99 durch eine Einspritzdüse 80 zugeführt. Die Pumpe tritt durch die Wand der Kammer 0 an der radialen Bohrung hindurch, und der Pumpenzylinder 130 wird an dieser Stelle durch den Flansch 131 und Bolzen 132 (Fig. 4) in Stellung gehalten. Das innere Ende des Pumpenkolbens hat einen abgerundeten Knopf 128, der auf einer Bogenfläche eines die Pumpe antreibenden Sehwingarmes 129 reitet. Eine den Pumpenzylinder umschliessende Schraubenfeder 133 stützt sieh mit dem einen Ende gegen einen Flansch. S4 an dem heraus-
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und hält demnach den abgerundeten Knopf 128 in Eingriff mit dem Schwingarm 129.
Um den Pumpenkolben 126 zu betätigen, wird der Schwingarm 129 ausgesehwungen. Jeder Schwingarm 129 ist zwischen einem Ansatz 135 eines Ringes 136 und dem Ansatz 137 einer Scheibe 188 in der Überwachungskammer 0 drehbar angeordnet (Fig. 2,3, 4,6).
Die Steuerscheibe 88 hat, wie beschrieben, auf der einen Seite einen Flansch 88'mit Nocken für die Steuerung des Ventils und an der andern Seite einen Flansch 140 zur Betätigung der Brennstoffpumpen (Fig. 3 und 6). Der Ring 136 sitzt drehbar auf dem Flansch 88 der Steuerscheibe 88. Nach Fig. 4 hat jeder Sehwingarm 129 für die Brennstoffpumpe an seinem äusseren Ende eine Rolle 129', die am Umfang des Flansches 140 läuft, so dass der Sehwingarm 129 eine Ausschwingung erfährt, wenn eine Nocke 142 des Flansches 140 unter die Rolle tritt. Nach Fig. 4 und 5 haben diese Nocken steil verlegte An-und Ablaufkanten, wodurch die Rollen 129'und damit die Pumpenkolben plötzlich angehoben und gesenkt werden.
Die stossweise Bewegung dieser Kolben führt zu einer stossweisen Förderung des flüssigen Brennstoffes aus der Einspritzdüse heraus. Die Umfangslänge der Nocken ist so gewählt, dass die Kolben in ihrer äusseren oder Drucklage möglichst lang nach der Einspritzung des Brennstoffes in den Zylinder hochgehalten werden, wodurch die Zutrittskanäle 125 (Fig. 4) abgeschlossen werden ; die atmosphärische Luft kann demnach in die Brennstoffzufuhrkanäle 121 der Wand der Kammer 0 (Fig. 2 und 4) nicht eintreten, auch wenn diese Luft neben dem Pumpenventil 118 vorbei entweichen sollte.
Nach Fig. 1 hat die Kurbelwelle 33 in ihrer Aehsrichtung nach rechts eine Verlängerung in Gestalt eines Hohlstummels 37. Dieser Stummel ist durch Keile mit dem Ende der eigentlichen Kurbelwelle fest verbunden (Fig. 3). In das äussere Ende dieses Stummels ist nun eine Kupplungshälfte j ! 43 (Fig. l) eingesetzt, und diese Kupplungshälftewird durch die Zugschraube 144 in Stellung gehalten. Diese Schraube 144 geht einerseits in die Mutter 44 hinein, die in einer passenden Ausdrehung der in Fig. 3 rechten Kurbelwange 41 ihren Platz findet.
Die Wellenverlängerung 37 ruht drehbar in der Lagerbüchse 29, die in einer Mittelbohrung des Nabenansatzes 145 jener Platte 146 liegt, welche den rückwärtigen Abschluss der Kammer C bildet und mit dieser Kammer durch Bolzen vereinigt ist.
Auf der Wellenverlängerung 37 befinden sieh die Lagerschalen 147 und 149 (Fig. 3). Auf diesen Schalen ruhen drehbar die Naben 148 bzw. 149'der beiden Steuerscheiben 88 und 138. Die Naben 148
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von der Kammer a trennt. An das linke abgeschlossene Ende der Hohlwelle 152 ist eine Haube 154 auf beliebige Weise angeschlossen. Nach Fig. 3 steht sie mit der Welle durch Gewinde in Verbindung, und ein Flansch dieser Haube deckt das linke Ende des Lagers 158 ab. Das rechte Ende der Hohlwelle 152 enthält ein Ritzel 155 in Eingriff mit der Innenverzahnung 156, die an dem Flansch 88'der Steuerseheibe 88 angeordnet ist.
Wenn sich also die Kurbelwelle 33 dreht, wird natürlich die Verlängerung 37 mitgedreht und das Ritzel 150 Überträgt die Drehung auf das Zahnrad 151. Dieses Zahnrad versetzt wieder durch das Ritzel MJ die Scheibe 88 mit den beiden Noekenflansehen 88'und 140 in Drehung. Infolge der Drehung dieser beiden Noekenflansehen betätigen die Nocken 89 die Rollen 87 des Ventilstössels 81, während die Nocken 142 des Flansches 140 die Rollen 129'des Schwingarmes 129 abwechselnd heben und senken, um dadurch unter Vermittlung des Schwinghebels 129 die Pumpe 112 anzutreiben.
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Die ausserhalb der Steuerscheibe 88 angeordnete Scheibe 138 ist verdrehbar und dient dazu, den Druck in der Pumpe zu verschiedenen Zeitpunkten auszulösen. Um die Verdrehung dieser Druckaus-
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ist an ihrem inneren Ende in Gelenkverbindung mit einem Zapfen 159, der durch einen mit der Scheibe 138 fest verbundenen Ansatz gesteckt ist. Das andere Ende der Stange 158 ist an einen Stellschieber 160 angelenkt, der in einer Hülse 161 gleiten kann. Die Hülse 161 bildet nach Fig. 1 einen Ansatz an der äusseren Abschlusswand 146 der Kammer a. Wird also der Stellsehieber 160 in dieser Hülse verschoben, so übermittelt dadurch die Stange 158 der Scheibe und damit auch dem Ring 136, 137 eine Teildrehung nach der einen oder andern Richtung.
Bei Verschiebung des Stellschiebers 160 nach rechts (Fig. 6) wird die Scheibe 138 in einer dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung verdreht (Fig. 2,4 und 5). Dadurch geraten die Nocken 162 (Fig. 7,8) des Ringes 136 unter die gekrümmten Schuhe 163 an den inneren Enden der Ventilstössel 81, die dadurch etwas nach aussen geschoben werden, so dass alle Ventile 60 geöffnet und in Uffenstellung gehalten werden, solange diese Lage des Ringes beibehalten wird. Infolge der Öffnung der Ventile kann dann eine Verdichtung von Luft in dem Zylinder nicht stattfinden, und es wird daher eine Zündung vermieden.
Durch die Verdrehung der Scheibe 138 werden aber gleichzeitig auch die Brennstoffpumpen ausser
Betrieb gesetzt, da die Schwingarme 129 durch die Ansätze 135, 137 (Fig. 5,6) verschoben werden, wobei die Hubkanten 128'der Arme (Fig. 4) unter die Knöpfe 128 der Pumpenkolben 126 geraten und auch diese
Kolben nach aussen schieben. Es befinden sieh dann die Schwingpunkte der Arme 129 ganz dicht unter diesen abgerundeten Knöpfen mit dem Erfolg, dass auch bei Aussehwingung der Arme 129 unter dem Einfluss der Nocken 142 die Kolben nicht genügend bewegt werden, um Brennstoff in die Brennstoff- zuleitungsröhren 99 zu drücken.
Wenn demnach durch Verdrehung des Ringes 136 die Verdichtung ausgelöst wird, was durch Anhebung der Ventile geschieht, so findet auch keine Brennstoffzufuhr statt. Die Kolben 126 sind dann so weit nach auswärts verschoben, dass sie die Kanäle 125 abdecken (Fig. 4), und sie verhindern dadurch, dass atmosphärische Luft in die Brennstoffleitungen eintreten kann.
Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist in der Vereinfachung der Regelung zu sehen. Durch eine einfache Verstellung der Scheibe 138 (Fig. 5,6) in Richtung des Uhrzeigers oder in der Gegenrichtung wird der Abstand der abgerundeten Knöpfe 128 der Pumpenkolben von den Drehpunkten ihrer Schwingarme 129 vergrössert oder verringert, und je nach der Änderung der Länge des Armes wird natürlich auch die Grösse des Kolbenhubes und damit die Einspritzmenge geändert.
Wird der Stellschieber 160 nach links verschoben (Fig. 6), so wird die Scheibe 138 in Richtung des Uhrzeigers verstellt. Dadurch wird die wirksame Länge des Armes 129 vergrössert, der Kolbenhub und damit die Brennstoffmenge, die jedem Zylinder zugeführt wird, wird ebenfalls vergrössert. Die Drehzahl der Maschine steigt, und der Zeitpunkt der Zündung wird vorgerückt. Eine Verschiebung des Stellschiebers in der umgekehrten Richtung verringert die wirksame Länge des Armes 129 und dadurch den Kolbenhub, wodurch die Brennstoffmenge in jedem Arbeitszyklus herabgesetzt wird, und damit wird auch die Drehzahl der Maschine verringert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einspritzbrennkraftmaschine mit sternförmig angeordneten Zylindern, von denen jeder mit einem einzigen, dem Ein-und Auslass dienenden noekengesteuerten Ventil versehen und jedem Zylinder eine durch Nocken betätigte, radial angeordnete Einspritzpumpe für den flüssigen Brennstoff zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die Ventilstössel (81) bzw. die Pumpenkolben (126) betätigenden Nockenscheiben (88'bzw. 140) auf der Kurbelwelle nebeneinander angeordnet sind.