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Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen.
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Motors durch seitliche Bohrungen 13 und einen den unteren Teil der Spindel 11 des Kolbens 8 umgebenden Ringraum 14 in Verbindung steht.
Am oberen Ende der Bohrung 15 des Kolbens 8 befindet sich ein konischer Sitz 16 für ein Differentialventil 17 mit den Querschnitten S, und 8s Das untere Ende dieser Bohrung steht mit der Verbrennungskammer des Motors durch Öffnungen 18 in Verbindung, durch die die Zerstäubung des Brennstoffes erfolgt und deren Winkelstellung von der Gestalt der Verbrennungskammer des Motors abhängt.
In dem Differentialventil 17 befindet sich eine Ausfräsung 19 mit einer schräg ansteigenden Wand. Je nach der einstellbaren Verdrehung des Ventiles und je nach der Höhenlage des Kolbens 9, der das Ventil bei seinem Auf-und Niedergang mitnimmt, stellt diese Ausfräsung eine Verbindung zwischen der Druckkammer 20 des Pumpenzylinders 4 und einer in den Behälter 3 mündenden Auslass- öffnung 21 her.
Am oberen Ende des Zylinders 4 endet das Ventil 17 mit einem zylindrisch-konischen Kopf 22, der an beiden Seiten abgeflacht ist und in eine entsprechend gestaltete Ausnehmung 23 eines Bolzens 24 von geringer Trägheit eingreift. Auf den Bolzen 24 drückt eine Feder 25 und hält dadurch das Ventil auf seinen konischen Sitz 16 angedrückt, wodurch auch der Kolben 8 auf den Sitz 12 im Gaszylinder 6 gedrückt wird.
Der Bolzen 24 ist in einer Bohrung der Spindel 26, durch die die Brennstoffmenge eingestellt wird, leicht beweglich. Bei ihrer Verdrehung nimmt die Spindel 26 das Differentialventil 17 unter Vermittlung des Bolzens 24 mit, welch letzterer hiezu mit einem durchgesteckten Stift 27 in entsprechende Schlitze der Spindel 26 eingreift.
Auf der Spindel 26 befindet sich ein Bund 28, der unter Einwirkung einer Feder 29 sich gegen ein konisches Lager eines Stopfens 31 anlegt und so den Innenraum 3 des Gehäuses 1 nach oben hin abschliesst. Der Stopfen 31 wird durch eine Mutter 32 gegen einen Absatz des Gehäuses 1 angepresst.
Ein Stift 33 auf der Spindel 26 ist in einer Ausfräsung des Stopfens 31 bewegbar und bildet einen Anschlag für einen Hebel 34 in zwei Grenzstellungen, in denen die Brennstoffzufuhr einerseits ein Grösstwert und anderseits gleich Null ist.
Ein Exzenter 35, das mittels eines Hebels 36 verdreht werden kann, wirkt auf die untere Fläche einer Ausfräsung 37 in der Wand einer Muffe 38, die in der Bohrung des Gehäuses 1 geführt wird, und ändert deren Einstellung in lotrechter Richtung so, dass sie die beiden in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Grenzstellungen annehmen kann. Die auf den Bolzen 24 wirkende Feder 25 stützt sich auf den Boden der Muffe 38, so dass ihr Druck in der Ruhestellung des Apparates bei der Stellung der Muffe nach Fig. 1 ein Grösstwert und bei der Stellung derselben nach Fig. 2 ein Kleinstwert ist.
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durch den hindurch das Ventil eingesetzt werden kann und durch den der Brennstoff zum Ventilsitz 16 und weiter zu der Bohrung 15 des Kolbens gelangt.
Die Fig. 2, 3, 6,7 und 8 zeigen eine Ausführungsform des in das untere Ende der Kolbenbohrung 15 eingesetzten Zerstäubers 42. Die hohle Kolbenstange 11 hat an ihrem in die Verbrennungkammer hineinragenden Ende einen konisehen Sitz 43 (Fig. 3) für den Kopf des Zerstäubers 42, der in ein Gewinde 44 der Kolbenbohrung 15 eingeschraubt ist. Der eingespritzte Brennstoff läuft durch die Bohrung 45 und die Kanäle 46 des Zerstäubers (Fig. 3 und 7), die in einen Ringraum 47 ausmünden.
Von diesem aus erfolgt die Zerstäubung in die Verbrennungskammer des Motors durch kalibrierte Öffnungen 18, die sich teils in dem konischen Sitz 43 am Kolben, teils in dem erwähnten Kopf 42 des Zerstäubers befinden. Durch Veränderung der Anzahl und des Querschnittes der Kanäle 18 und des Winkels des konischen Sitzes 43 kann der so gebildete Zerstäuber der Form der Arbeitskammer des Motors angepasst werden.
Um den Zerstäuber 42 unbeweglich festzuhalten, ist seine Gewindespindel über die Länge seiner inneren Durchbohrung 45 mit einem Schlitz 48 versehen. Wenn während der Einspritzung das Diffe- rentialventil17 sich von seinem Sitz 16 abhebt, übt der Brennstoff seinen Druck innerhalb der Bohrung 45 aus und presst die beiden Seiten der geschlitzten Spindel fest gegen das Gewinde 44 des Kolbens.
Die beiden Öffnungen 46, aus denen der Brennstoff in den Ringraum 47 tritt, werden von einem elastischen, geschlitzten Ringe 49 umschlossen (Fig. 3 und 8). Bei jeder Einspritzung werden die beiden
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dass dieser in den Ringraum 47 und die Zerstäubungskanäle 18 eintreten kann. Nach Beendigung der Einspritzung schliesst sich der elastische Ring wieder über den beiden Kanälen 46. Der Gasdruck in der Verbrennungskammer lastet alsdann auf der Aussenwand des geschlitzten Ringes und bewirkt einen luftdichten Verschluss der beiden Kanäle 46. Ein aus dem Zerstäuber 42 vorspringender Stift 50
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Durch die beschriebene Bauart werden an dem Zerstäuber empfindliche Bohrungen 18 am Ausgang der Kolbenbohrung 15 (Fig. l) vermieden. Eine Reinigung der Kanäle 18 ist leicht möglich.
Ausserdem
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wird dadurch, dass die Bohrung 15 des Kolbens unmittelbar vor den Kanälen 18 durch den elastischen Ring 49 verschlossen wird, ein Tropfen des Zerstäubers verhindert und gleichzeitig einem Entleeren der Pumpe 20 vorgebeugt, falls zufällig der Kegel 16 des Differentialventiles schlecht schliessen sollte.
Die Einspritzung erfolgt während des Aufsteigens des Kolbens 8 in der Weise, dass der Brennstoff durch die Zerstäubungsöffnungen 18 im ganzen Raum der Verbrennungskammer des Motors verteilt wird (Fig. 1, 2,3). Die zerstäubten Tröpfchen finden sofort die zu ihrer Verbrennung erforderliche Luft, und die Verbrennung geht daher schneller und vollständiger vor sich, als wenn die Zerstäubung wie bei den üblichen Einspritzvorrichtungen von einem festen Punkte aus erfolgt.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Bezeichnet man mit P, den Druck der Feder 25, die das Ventile gegen seinen Sitz 16 und damit den Kolben 8 gegen die Bohrung 7 vom Querschnitt 81 des Gaszylinders 6 angedrückt hält, und mit Pe den Druck im Motorzylinder am Ende der Verdichtung,
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Druck Pr der Feder 25 entgegengesetzt gerichtet ist. Letzterer Druck wird so geregelt, dass
Im Verlaufe des Verdichtungshubes gibt es daher in der Nähe der oberen Totlage einen Punkt, an dem der Druck auf die Fläche 81 des Kolbens 8 gleich und darauf grösser wird als der Druck Pr.
In diesem Augenblick wird das Gleichgewicht gestört und der Kolben 8 von seinem Sitz 7 abgehoben. Die Kraft, die ihn nach oben drückt, steigt alsdann sofort von dem Betrag Pe. 81 auf den mehrmals grösseren Betrag Pe. ss. Der Kolben 8 wird hiedurch plötzlich gegen einen stossdämpfenden Ring 51 aus weichem Material, der in die Grundfläche der Muffe 5 des Pumpenzylinders 4 eingelassen ist, geworfen.
In demselben Augenblick verschliesst der Teil des Kolbens 9, der den Querschnitt 83 hat, die Verbindungsöffnungen 52 zu der Kammer 20 des Pumpenzylinders und setzt den in die Kammer 20 eingeschlossenen Brennstoff unter einen Druck Pi, wobei
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Die Querschnitte 84 und 85 des Differentialventiles 17 sind so gewählt, dass P, Pi (-S), so dass das Ventil beim Aufsteigen des Kolbens 8 von seinem Sitz 16 abgehoben wird und der Brennstoff durch die Bohrung 15 des Kolbens fliesst und zerstäubt und in dem ganzen Raum der Verbrennungskammer des Motors verteilt wird.
Während der Zeit der Verbrennung und eines grossen Teiles der Ausdehnung des Gases ist das den Zerstäuber bildende Ende 11 der Kolbenstange in die Bohrung 14 an der Mündung des Gaszylinders 6 hineingezogen (Fig. 2). Der Zerstäuber befindet sieh auf diese Weise ausserhalb des Bereiches der hohen Verbrennungstemperatur, wodurch die Bildung von kleinen Teer-und Koksteilehen in dem Zwischenraum 47, die die Zerstäubungsöffnungen 18 verstopfen könnten, vermieden wird.
Wenn das Verbrennungsgas sich im Motorzylinder auf einen Betrag Pa ausgedehnt hat, wobei
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Zuströmungsöffnungen 52 wieder freigibt und eine neue Ladung von Brennstoff in die Pumpenkammer 20 gelangen lässt.
Je nach der Stellung des die Brennstoffzufuhr regelnden Hebels 34, der unter Vermittlung der Spindel 26 und des Bolzens 24 die Winkelstellung der schrägen Fläche 19 in dem Ventil zur Ausströmungsöffnung 21 der Pumpenkammer 20 bestimmt, ist die Menge des eingespritzten Brennstoffes entweder ein Grösstwert, wenn die schräge Fläche 19 beim Aufstieg des Ventiles nicht mit der Ausströmungsöffnung in Berührung kommt (Fig. 2), oder sie ist gleich Null, wenn die schräge Fläche dauernd mit der Ausströmungsöffnung in Verbindung bleibt (Fig. 1).
Wenn der Hebel 36, der unter Vermittlung des Exzenters 35 die Höhenlage der Muffe 38, gegen die sich die Feder 25 stützt, regelt, sich in der Lage nach Fig. 2 befindet, so ist die Kraft Pr der Feder Bin Kleinstwert, dagegen in der Stellung nach Fig. 1, in der die Muffe in ihre tiefste Stellung gedrückt wird, ein Grösstwert. In dieser letzteren Stellung, wenn der Druck Pr der Feder 25 so bemessen ist, dass Pr = Pa. S1, findet die Einspritzung mit der grösssten Verzögerung statt, d. h. in unmittelbarer Nähe des oberen Totpunktes.
Soll die Einspritzung früher stattfinden, so wird der Hebel 36 gegen die Lage nach Fig. 2 bewegt, wodurch sich die Kraft Pr vermindert und P,. < pe-'S'n so dass der Kolben 8 von seinem Sitz abgehoben wird und die Einspritzung stattfindet, bevor die Verdichtung e ihren höchsten Wert erreicht hat.
Selbstverständlich wird, da zur Einstellung einer früheren Einspritzung eine geringe Änderung fer Belastung des Differentialventiles 17 erforderlich ist, das Verhältnis der Querschnitte 84 und 85 so gewählt werden, dass das Ventil durch den Druck Pi gehoben wird, wenn der Druck der Feder P, ein Maximum ist: Pr max # pi(S4#S5). (Stellung nach Fig. 1.) Der Druck der Einspritzung nimmt mit etwas mit dem Druck der Feder 25 zu und ist proportional dem Betrag der. Verdichtung, unter deren Wirkung die Einspritzung erfolgt.
Um ein Verschmutzen des Gaszylinders 6 und des Kolbens 10 zu verhindern, insbesondere bei Zweitaktmotoren, bei denen die Spülung ungenügend und die verdichtete Luft noch mit Verbrennungsvasen vermischt ist, sind in die Wand der Bohrung 82 des Gaszylinders zwei breite Nuten 53 an beiden
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Enden des Kolbenlaufes eingeschnitten. Der Kolben 10 drückt bei jeder seiner Bewegungen die Anlagerungen in die eine oder andere der Nuten 53, wo sie die Bewegung des Kolbens nicht mehr hindern.
Ein anderer Grund zur Verschmutzung des Gaszylinders 6 entsteht dadurch, dass der Brennstoff infolge der Kapillarität an dem Pumpenkolben 9 entlang durchdringt. Wenn der sich durchdrängende Brennstoff im Gaszylinder unter Destillationstemperatur gelangt, so bildet sich Teer und
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist der Pumpenkolben 9 zwecks Aufsaugens des an ihm entlang dringenden Brennstoffes am Grunde der Pumpe 4 mit einem Wergring 64 umgeben. In der Muffe 6 und dem Gehäuse 1 befinden sich Kanäle 66 und 56, durch die beim Aufsteigen des Gaskolbens 10 heisse Luft durch den Wergring hindurchgedrückt wird, so dass der durchgesickerte Brennstoff nach aussen hin verdampft.
Damit der Gaszylinder und der Kolben 10 während der Dauer der Verbrennung vor hohen
Temperaturen geschützt sind, ist die Kolbenstange 11 so ausgeführt, dass sie am Ende der Einspritzung die Kanäle 13 und 7 des Gaszylinders verschliesst und so die unmittelbare Verbindung mit der
Verbrennungskammer des Motors bis zur Rückkehr des Kolbens in seine untere Stellung unterbricht (Fig. 2).
Da die Wärmedehnung des Gaszylinders 6 und des Kolbens 6 oft eine verschiedene ist, kann der Kolben 10 mit einem oder mehreren elastischen Kolbenringen 67 versehen werden, wie Fig. 3 zeigt.
Eine Änderung der Dauer der Einspritzung bzw. Verbrennung kann durch Änderung des Quer- schnittes bewirkt werden, durch den die verdichtete Luft in den Gaszylinder 6 der Vorrichtung ein- dringt. Wird dieser Querschnitt vergrössert, so erfolgt die Füllung des Zylinders rascher, der Kolben 10 wird mit grösserer Geschwindigkeit gegen den stossdämpfenden Ring 51 geworfen und die Einspritzung und damit die Verbrennung geht daher in verhältnismässig kurzer Zeit vor sich ; das Arbeitsverfahren des Motors nähert sich alsdann dem Verpuffungsverfahren (Verbrennung bei konstantem Volumen).
Wird dagegen der Querschnitt der Einlassöffnungen für die verdichtete Luft verkleinert, so erfolgt die Einspritzung und somit auch die Verbrennung langsamer, das Arbeitsverfahren des Motors nähert sich dem Gleichdruckverfahren (Verbrennung bei konstantem Druck).
Eine zweckmässige Regelung der Geschwindigkeit des Einspritzens wird dadurch bewirkt, dass der Eintrittsquerschnitt für die komprimierte Luft durch kalibrierte Bohrungen 58 geregelt wird, die sich in Stöpseln 69 befinden, die in die Kanäle 13 eingeschraubt werden.
Bei einem feststehenden Motor (Fig. 9), dessen Drehmoment sich ändert, wogegen die Drehzahl konstant bleibt, können die beiden Steuerhebel 34 und 36 für die Brennstoffmenge und den Zeitpunkt der Einspritzung mit einer einzigen Stange 60 verbunden werden, die durch den Regler 61 des Motors gesteuert wird. Bei stillstehendem Motor (Fig. 9) befinden sich die Hebel 34 zum Steuern der Brennstoffmenge in der Stellung M für grösste Brennstoffmenge und die Hebel zum Regeln des Zeitpunktes der Einspritzung in der Stellung R, in der die Einspritzung möglichst verzögert wird.
Beginnt der Motor zu laufen, so wirkt der Regler 61 so auf die Steuerung für den Brennstoff ein, dass er die Brennstoffmenge vergrössert und den Zeitpunkt der Einspritzung verzögert, wenn die Geschwindigkeit nachlässt, und umgekehrt die Brennstoffmenge verkleinert und die Verzögerung der Einspritzung vermindert, wenn die Geschwindigkeit steigt. Unter diesen Bedingungen ist die Regelung eine solche, dass bei veränderlichem Drehmoment die Geschwindigkeit konstant bleibt.
Zum Anhalten des Motors wird ein Hebel 62 in die Stellung 0 gebracht, in der die Vorrichtungen auf eine Brennstoffmenge Null eingeschaltet sind.
Bei einem Motor, dessen Drehzahl veränderlich ist und bei dem eine bestimmte Drehzahl nicht überschritten werden soll (Fig. 10,11, 12), sind die Hebel zum Steuern der Brennstoffmenge durch eine Stange 63 verbunden, auf die unter Vermittlung einer Federbüchse 66 ein Fusshebel 64 einwirkt, der zur Beschleunigung dient. Das andere Ende der Stange endet in einem ähnlichen Kolbenzylinder 66, in dem sich aber keine Feder befindet. Der Zylinder 66 ist an den Hebel eines Reglers 67 so angelenkt, dass die Stange 63 sich bei allen Geschwindigkeiten unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, entsprechend den Stellungen a und ss des Hebels 76, frei unter der Wirkung des Beschleunigungshebels 64 bewegen kann (Fig. 10 und 11).
Die Stellung ss des Reglers (Fig. 11) entspricht der Grenzgeschwindigkeit des Motors. Nimmt die Drehzahl hierüber hinaus zu, so bewegt der Zylinder 66 die Steuerhebel 34 gegen die Stellung 0 hin, in der die Brennstoffmenge gleich Null ist. In Fig. 12 die Stellung ss des Reglers überschritten, und der Zylinder 66 hat die Stange 63 nach links gezogen, wodurch die Brennstoffzufuhr abgesperrt wird, ohne Rücksicht auf die Stellung, in der sich der Beschleunigungshebel 64 befindet. Die Drehzahl fällt dabei auf einen zulässigen Wert.
Die Steuerhebel 36 für den Zeitpunkt der Einspritzung sind durch eine zweite Stange 68 verbunden, die mittels einer Feder 69 an den Hebel des Reglers 67 angeschlossen ist. Die selbsttätige Regelung des Zeitpunktes der Einspritzung erfolgt hiebei in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors.
Selbstverständlich ist die Erfindung nur an einem Ausführungsbeispiel beschrieben, das lediglich zur Erläuterung dient und auf das sie nicht beschränkt ist. Im Sinne der Erfindung können an diesen Einzelheiten abgeändert werden.