Brennstoffeinspritzeinrichtung. Es ist bekannt, mit Brennstoffspeicher versehene Einspritzventile von mehrzylindri- gen Brennkraftmaschinen vor der Einsprit zung von einer einzigen Stelle aus mit Brenn stoff zu laden und die Einspritzung durch Entlastung der Ventilnadel auszulösen. Die Ladung der Speicher erfolgt dabei durch Brennstoffpumpen, in denen die Fördermenge durch ein gesteuertes Saugventil abgemessen wird. Die Entlastung der Ventiluadel ge-. schiebt mechanisch oder hydraulisch eben falls durch ein gesteuertes Organ.
Die drei Aufgaben- Abmessen der Brennstoffladung, Laden des Speichers und Entlasten der Ven tilnadel erfordern somit für jeden Arbeits-, rauin der Brennkraftmaschine eine Brenn stoffpumpe, ein gesteuertes Saugventil und ein Steuerorgan. Für eine doppeltwirkende Bremikraftmaschine mit zehn Zylindern sind daher mindestens 20 Brennstoffpumpen, 20 ,gesteuerte Sau ventile und 20 Steuerorgane <B>9</B> nötig, wodurch die ganze Brennstoffeinspritz- kn einrichtung ziemlich kompliziert und dement sprechend empfindlich wird.
Die Erfindung ermöglicht nun, diese Brennstoffeinspritzein- richtun- zu vereinfachen und dadurch ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen. Eine Brennstoff- einspritzeinrichtung nach der Erfindung für eine doppeltwirkende Brennkraftmaschine mit zehn Zylindern kann grundsätzlich mit einer einzigen Brennstoffpumpe auskommen und gegen Leckverluste praktisch unempflind- lieh sein.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für Brenn- kraftmaschinen mit vom Brennstoff -eöffne- tem und von einer Druckbelastung geschlos senen Einspritzventil mit Brennstoffspeicher. Gemäss der Erfindung wird<B>die</B> Alenge des je weils im Speicher auf 'gespeicherten Brenn stoffes durch den Druck in einem Raum g2- regelt, aus dem der Brennstoff dem Ein spritzventil zugeführt wird.
Die Zeichnung betrifft Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes.
ZD Fig. <B>1</B> ist ein Querschnitt durch ein Ein- spritzventil mit Brenlistoffspeicher; Fig. ':) ist das pv-Diagramm seines Brenn- eD stoffspeiellers; Fig. <B>3</B> ist eine schematische Darstellung einer ganzen Brennstoffeinspritzeinrichtung; Fig. 4 und<B>5</B> sind Variant-en von Einzel heiten;
Fig. <B>6</B> zeigt eine mehrzylindrige Brenn- kraftmasehine mit einer Brennstoffeinspritz- einrichtung nach der Erfindung.
Nach Fig. <B>1</B> ist die Ventilnadel<B>1</B> mit einer kolbenartig wirkenden Verdickung des Schaftes im Gehäuse 2 und im Deckel<B>3</B> des Speicherventils achsial verschiebbar und dicht geführt; sie wird durch die Feder 4 auf den Ventilsitz <B>5</B> gedrückt. Der Speicher<B>6</B> wird durch den Speicherkolben<B>7</B> geschlossen, der durch eine Feder<B>8</B> belastet wird, Die Lei tung<B>9</B> verbindet den Raum<B>10</B> im Deckel<B>3</B> über ein Rückschlagventil <B>11</B> mit dem Spei cher<B>6.</B>
Beim Laden des Speieherventils wird der Brennsto,ff durch die Leitung 12 unter Druch- angeliefert. Durch den Brennstoffdruck im Raum<B>10</B> wird die Ventilnadel <B>1</B> bis zum Augenblick der Einspritzung verriegelt. Durch die Leituno, <B>9</B> und das Rückschlag- ventil <B>11</B> fliesst der Brennstoff in den Spei- eher <B>6</B> und hebt dabei den Speicherkülben 77 der angelieferten Brennstoffmenge entspre chend an.
Im Augenblich der Einspritzung wird die Leitung<B>12</B> entlastet, so dass die Ventilnadel<B>1</B> von dem in den Räumen<B>6</B> und <B>13</B> wirkenden Brennstoff-überdruck angeho ben wird, worauf der im Speicher<B>6</B> aufge speicherte Brennstoff unter hohem Druck durch die Düse 14 ausgespritzt wird. Sobald die Einspritzung beendet ist, wird die Ven tilnadel<B>1</B> durch die Feder 4 wieder ge schlossen.
In Fig. <B>92</B> ist die Charakteristik des Spei chers<B>6</B> dargestellt. Die Speichermengen v sind als Abszissen, die Drücke<B>p</B> als Ordina ten aufgetragen. Dem Hookschen Gesetz entsprechend, stellt sich die Elastizität des Speicherraumes<B>6</B> als eine Gerade<B>17</B> dar. Bedeuten hier po den Schliessdruck der Ventil nadel und pl den Druck, bei dem die Ventil nadel eben noch mit Sicherheit geöffnet wird, so ist der Schliessdruck po stets kleiner als der Offnungsdruck pi, denn er wirkt auch auf den die Düse .14 abdeckenden Teil der Ventil nadel.
Die Elastizität des Speichers<B>6</B> bezw. die Neigung der Geraden<B>17</B> müssen d#ra.rt ge wählt werden, dass die beim Druckabfall von pl auf po aus dem Speieherraum <B>6</B> ausfliessende Brennstoffinenge vi höchstens der Leerlauf- menge des einzuspritzenden Brennstoffes ent spricht. Die Elastizität des Druekra.unies <B>6</B> ist somit durch die Grössen po, pl und vi be stimmt.
Die Übrigen Drücke und Speieher- mengen für die verschiedenen Belastungen der Maschine sind damit ebenfalls bestimmt. Bei der Einrichtung nach Fig. <B>3</B> #\,erden nun die Speichermengen 1231, V2, V3<B>USW.</B> für die verschiedenen Belastungen anstatt durch Abmessung in einer dem Speicherventil zu geordneten Brennstoffpumpe ebenso genau und auf einfachere Weise durch Einstellung der Drücke pi, p2, <B>p3</B> usw. bestimmt.
In Fig. <B>3</B> ist das Speicherventil 20 durch die Leitung 21 mit dem Steuerergan 22 und dieses über die Leitung<B>23</B> an den Druckraum 224 angeschlossen. Der Druek- raum 24 ist seinerseits über eine Leitung<B>25</B> mit einem Druchausgleichorgan <B>26</B> und dieses wiederum über eine Leitung<B>27</B> mit der Brennstoffpumpe<B>28</B> verbunden, die durch das Exzenter<B>29</B> angetrieben wird.
Das Exzenter<B>2,9</B> Wirkt auf den auf dem Zapfen<B>30</B> drehbar gelagerten Hebel<B>31,</B> der seine Bewegung über die vom Regler<B>56</B> mit- -telst des Gestänges 54,<B>55</B> eingestellte Rolle <B>32</B> auf einen auf dem Zapfen<B>33</B> drehbar<B>ge-</B> lagerten Hebel 34 überträgt. Dieser wirkt auf eine Rolle des federbelasteten Brennstoff- pumpenkolbens <B>35,</B> der den Brennstoff aus dem Brennstoffbehälter<B>-10</B> durch die Leitung <B>39</B> und das Saugventil<B>36</B> in den Arbeits raum<B>38</B> saugt und durch das Druchventil <B>37</B> und die Leitung<B>27</B> zum Druckausgleichorgan <B>96</B> fördert.
Das Druckausgleieliorgan <B>26</B> soll die durch die einzelnen Pumpenstösse hervor gerufenen Druckschwankungen möglichst z# ausgleichen, damit der Druck im Druckraum 24 davon möglichst unbeeinflusst bleibt. Zu diesem Zweck besitzt es einen Raum 41, auf den ein federbelasteter Kolben 42 wirkt, der während des Druckhubes der Brennstoff pumpe zurückgeht und während des Sang hubes der Brennstoffpumpe einen angenähert crleichbleibenden Druck auf den Brennstoff im Raum 41 ausübt.
Der völlig entlüftete Druckraum 24 ist in einer Stahlflasche 43 untergebracht, die so gross bemessen ist, dass die trotz dem Druck- ausgleichorgan <B>26</B> von der Brennstoffpumpe herkommenden Druckseliwankungen niclit stören können.
Das Steuerorgan 22 enthält einen ent lasteten Steuerkolben 44, der sowohl die vom Druchraum 24 kommende Druckleitung <B>23,</B> als auch eine in einen Behälter<B>53</B> mündende Abflussleitung 45 mit der zum Einspritzven- til 20 führenden Leitung 21 in Verbindung bringen kann, und durch die Nockenscheibe <B>46</B> gesteuert wird.
Die Ventilnadel 47 des Speicherventils 20 wird durch die Feder 48 auf ihren Sitz 49 gedrückt, welche sich dabei auf das Rück- schlagventil <B>50</B> stutzt. In dieses ist die Ven- filnadel 47 dicht eingepasst. Der einzusprit zende Brennstoff wird im Raum<B>51</B> unter Druckerhöhung vermöge seiner eigenen Ela stizität aufgespeiellert.
Die Fördermenge der Brennstoffpumpe <B>28</B> wird durch Heben und Senken der Rolle <B>32</B> verändert. In Fig. <B>3</B> ist die Rolle<B>32</B> auf maximale Fördermenge eingestellt. Die Brennstoffpumpe fördert nicht, wenn die Rolle<B>32</B> bis auf die Höhe des Zapfens<B>30</B> angehoben wird.
Das Druckausgleieliorgan #)6 wirkt als Puffer -und (,ibt den von der Brennstoffpumpe stossweise angelieferten Brennstoff in der Hauptsache gleichmä ig an den Druckraum 24 ab, so dass der Druck<B>im</B> Behälter 43, gleichbleibende Belastung der Hasehine vorausgesetzt" angenähert gleich bleibt.
Bei der in Fig. <B>3</B> ersichtlichen Stellung des Steuerkolbens 44 wird das Speicherventil <B>20</B> #yeladen, indem Brennstoff aus dem Druck raum 24 über die Leitung 23 und die durch den Steuerkolben 44 mit ihr in Verbindunc, gebrachte Leitung 21 über das Rückschlag,- ventil <B>50</B> des Speieherventils in den Speicher- raum'51 strömt, bis einer dem Druck p-" ent sprechende Brennstoffmenge <B>r.,</B> im Speicher raum<B>51</B> aufgespeichert ist.
Infolge des in der Leitung 21 wirkenden Druckes bleibt- während des ganzen Ladevorganges die Ven tilnadel 47 verriegelt. Zur Einspritzung wird der Steuerkolben 44 durch den Nocken der Nockenseheibe 46 lieruntergedrüekt, so dass die Leitung 21 von der Leitung<B>23</B> abgeschal tet und mit derAbflussleitung 45 in Verbin dung gebracht wird.
Dadurch wird die Lei tung<B>9-1</B> plötzlich entlastet, so dass die Ventil nadel 47 vom Brennstoffdruck im Raume<B>51</B> angehoben wird und die Einspritzung erfolgl. Der aus der Abflussleitung 45 abfliessende Brennstoff wird im Behälter<B>53</B> gesammelt und durel-i die Leitung 54 dem Brennstoff behälter 40 zugeführt.
Nach beendeter Ein spritzung wird die Ventilnadel 47 durch die Feder 48 wieder auf ihren Sitz gedrfiekt. Bei fortschreitender Drehuno- der Nok- henscheibe 46 wird der Steuerholben 44 von seiner Feder wieder ancehoben und der Druckraum 24 über die Leitungen<B>23</B> und 21 wiederum mit dem Raum<B>51</B> in Verbindung gebracht. Der Druckausgleieh zwischen den Räumen 24 und<B>51</B> bewirkt, wie dargelegt wurde, die Ladung des Einspritzventils mit Brennstoff nach Massgabe des Druckes<B>p.</B> ini Druckraum 24.
Es ist ohne weiteres ersicht lich, dass eine Erhöhung des Druches <B>p.,</B> im Druckraum 24 die Ladung des Speicherven- Ails 20 und damit die eingespritzte Brenn stoffmenge vergrössert und eine Verminde rung dieses Druckes eine Verminderung der eingespritzten Brennstoffmenge zur Folge at. Der Regler<B>56</B> wirkt nach Fig. :
3 nicht unmittelbar auf den Druckbehälter 43, son dern auf die Brennstoffpumpe<B>28.</B> Nimmt zum Beispiel die Belastung züi, so sinkt der Regler, wodurch die Fördermenge der Brenii- stoffpumpe und damit der Druch im Druckraum 24 erhöht werden. Diese Druck- erliöllung verstärkt die Ladung des Speicher ventils und damit die eingespritzte Brenn stoffmenge. Sinkt dagegen die Belastung, so steigt der Regler, wodurch die Förderm'enge der Brennstoffpumpe und der Druck im Be hälter 24 vermindert werden. Infolgedessen nimmt auch die eingespritzte Brennstoff menge ab.
Der Druck im Raum 24 wird also durch Änderung der Fördermenge der Brenn stoffpumpe geregelt, Die Fördermenge der Brennstoffpumpe wird ihrerseits in<B>Ab-</B> hängigkeit des Reglers geändert.
Es ist klar, dass bei Mehrzylindermaschi- nen eine grössere Anzahl Speicherventile an denselben Druckraum 24 angeschlossen wer den können. Jedes Speicherventil erfordert ein Steuerorgan 22, dagegen kann eine ein zige Brennstoffpumpe<B>28</B> für eine grössere Anzahl Speicherventile genügen.
Für grössere Naschinen empfiehlt es sieh zwar, mehrere versetzt zueinander arbeitende Brennstoffpumpen anzuordnen, um die Druckschwankungen im Druckraum 2-4 züi verkleinern und kleinere Rollendrücke zu er halten. Diese Brennstoffpumpen brauchen jedoch keineswegs mit den Einspritzzeiten synchron zu arbeiten und deshalb ist auch ihre Anzahl von derjenigen der Speicherven tile unabhängig.
Nach Fig. 4 wirkt der Regulierhebel<B>60</B> anstatt auf die Rolle<B>32</B> auf den Kolben 42 des Druckausgleichorganes <B>26.</B> Durch Her unterdrücken des Hebels<B>60</B> werden der Druck im Raum 41 und somit auch im Raum 24 in Fig. <B>3</B> und dadurch die eingespritzte Brennstoffmenge erhöht, durch Anheben des Hebels<B>60</B> dagegen verkleinert. Durch den Hebel<B>61,</B> der mit dem Kolben 42 gelenkig verbunden und auf dem Zapfen<B>62</B> drehbar gelagert ist, und die Stange 54 wird die Rolle <B>32</B> derart beeinflusst, dass der Flüssigkeits inhalt im Raum 41 angenähert gleich bleibt.
Ist nämlich die Brennstoffürderung zu gross, so steigt der Kolben 42 und stellt die Brenn stoffpumpe<B>28</B> auf kleinere Förderung ein und umgekehrt. Der Druck im Druckraum 24 wird also nicht mehr mittelst der Brenn- stoffpumpe, sondern mittelst des Regulier hebels<B>60</B> und des Druchausgleichorganes 26 eingestellt; die Regulierung ist unmittelbarer und daher sensibler. Die Fördermenge der Brennstoffpumpe wird in Abhängigkeit des Flüssigkeitsvolumens im Raume geregelt.
An Stelle eines federbelasteten Druckaus- -crleichorganes <B>926</B> nach Fig. <B>3</B> kann mit Vor teil ein gas- oder flüssigkeitsbelastetes Druelc- ausgleichorgan nach Fig. <B>5</B> verwendet wer den, wo auf dem Kolben 42 ein grösserer Kol ben<B>56</B> angeordnet ist, auf dessen oberer Seite der Druck im Raum<B>58</B> lastet.
Der Raum<B>58</B> kann mit<B>01</B> oder Gas einstellbaren Druckes gefüllt sein, was die Möglichkeit bietet, den Druck im Raum 41 und infolgedessen im Druckraum 2,4 (Fig. <B>3)</B> mit einfachen Mitteln auf das genaueste gemäss der Belastung der Maschine einzustellen, j Der Druckbehälter 43 (Fil-. <B>3)</B> kann mit einem Sicherheitsventil, sowie mit einem Hanometer und Entlüftungsvorrichtungen versehen sein.
Das Einspritzventil ist zweck mässig hydraulisch gesteuert und besitzt vor zugsweise einen Brennstoffspeicher, in wel chem der Brennstoff vermöge seiner eigenen Elastizität aufgespeichert wird Tig. <B>3),</B> weil die Flüssigkeitselastizität eine praktisch kon stante Grösse ist, die Elastizität einer auf den Speicherkolben wirkenden Feder<B>8</B> (Fig. <B>1)</B> dagegen mit der Ermüdung der Feder Ände rungen erfährt, welche die Nachstellung oder den Ersatz der Feder erfordern, wenn die Charakteristik des Speicherraumes unverän dert bleiben soll.
In Fig. <B>6</B> ist eine mehrzylindrige Brenn- kraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Die Grundplatte<B>65</B> trägt das Gestell<B>66</B> und dieses acht Zylinder<B>67.</B> Die Brennstoffpumpe <B>28</B> ist durch eine Leitung<B>27</B> mit dem Drucl#, a,usgleic'horgan <B>216</B> und dieses über die Lei- tu-ng <B>25</B> mit dem Druckbehälter 43 verbun den.
Die Leitung<B>23</B> verbindet letzteren mit den in einem Block<B>68</B> vereinigten Steuer organen 22. Die Abflussleitung 45 ist allen Steuerorganen gemeinsam. Die Leitungen 21 führen von den Steuerorganen<B>22</B> zu den Ein- spritzventilen 20 und besorgen die Ladung und Steuerung dieser letzteren.
Wie ersichtlich, ist für jeden Arbeitsraum nur ein o-esteuertes und synchronisiertes Or gan statt drei, wie bisher erforderlich, näm lich das Steuerorgan 22, was namentlich für mehrzylindrige und insbesondere doppeltwir- kende Maschinen eine wesentliche Verein fachung bedeutet.
Die Einrichtung gemäss Fig. <B>3</B> ist gegen Leckverluste -völlig unempfindlich. Nament lich bei kleinen Maschinen ohne Regler, zum Beispiel Fahrzeugmotoren, besitzt der Leer lauf eine im praktischen Betrieb äusserst un erwünschte Labilität, die sieh darin äussert, dass der Motor entweder zum Durchbrennen oder zum Stillstehen neigt, anstatt ruhig auf der Leerlaufdrehzahl zu bleiben.
Es rülirt dies davon her, dass die Lechverluste in der Brennstoffpumpe im Speielierraum usw. von der Zeit abhängio, sind und deshalb mit zu nehmender Drehzahl abnehmen, so dass die eingespritzte Brennstoffmenge bei der klein sten Drehzalilerhöliung ständig zunimmt und beim kleinsten Drehzalilabfall ständig ab nimmt, anstatt sich gleich zu bleiben.
Das in Fig. <B>3</B> abgebildete Speicherventil ist derart ausgebildet, dass es bis zum Augenblick der Einspritzung überhaupt keine Leckverluste haben kann. Beim Speicherventil nach Fig. <B>1</B> dagegen verursachen sowohl der Speicherkol ben<B>7,</B> als auch die Ventilnadel<B>1</B> Leckver- luste, die aber bis zum Augenblick der Ein spritzung durch den Druck im Druckraum 21 selbsttätig und andauernd ergänzt werden, so dass die Speichermenge trotz dieser Leckver- luste unverändert bleibt.
Dasselbe trifft für die Leckverluste des Steuerorganes 22 zu. In allen Fällen wird die Fördermenge der Brenn stoffpumpe<B>28</B> durch die Rolle<B>32</B> derart ein- estellt, dass der Bedarf der Maschine und die Leckverluste selbsttätig gedeckt -werden, so dass diese letzteren ohne Einfluss auf die Menge des aufgespeicherten und eingespritz ten Brennstoffes sind. Dadurch ero-ibt sieh ein stabiler Leerlauf.