Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und unterteilter Einspritzung der für einen Arbeitsvorgang in einem Arbeitsraum bestimmten Brennstoffmenge. Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung und unterteilter Einspritzung der für einen Arbeitsvorgang in einem Arbeitsraum be stimmten Brennstoffmenge sind bekannt. Es ist ferner bekannt, bei solchen Maschinen die einzelnen Teilmengen zu -verschiedenen, je doch gegenüber dem Kurbelwinkel unver änderlichen Zeitpunkten in den Zylinder ein zuführen. Solange eine solche Brennkraftma- schine mit normaler Belastung und normaler Drehzahl in Betrieb steht, hat das keine Nachteile.
Sobald aber bei einer höheren Be lastung eine über die normale Brennstoff menge hinausgehende Brennstoffmenge ein gespritzt wird, so wird bei gleicher Dreh zahl in der Zeiteinheit mehr Brennstoff eingeführt, die Verbrennung also rascher ein geleitet und durchgeführt. Dadurch entstehen schärfere Zündungen und höhere Zünd- drücke. Bei Verkleinerung der Brennstoff menge erfolgt dagegen die Einführung des Brennstoffes in kleinerer Menge pro Zeit- einheit. Dies kann bei Verminderung der Brennstoffmenge unter ein bestimmtes Mass zur Folge haben, dass die Verbrennung un vollkommen wird und die Abgase sich trü ben. Ähnliche Nachteile zeigen sich natür lich auch, wenn die Drehzahl geändert wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und unterteilter Einspritzung der für einen Ar beitsvorgang in einem Arbeitsraum bestimm ten Brennstoffmenge, wobei der Einspritz- beginn mindestens einzelner Teilmengen zeit lich gegeneinander versetzt erfolgt und be zweckt, die beschriebenen Nachteile zu ver meiden. Sie besteht darin, da.ss der auf den Kurbelkreis bezogene Abstand des Einspritz- beginnes mindestens einzelner Teilmengen während dem Betrieb der Brennkraftma- schine verändert werden kann.
Die Verände rung des Abstandes des Einspritzbeginnes der einzelnen Teilmengen kann in Abhängig keit von der Drehzahl oder von der Belastung der Maschine erfolgen. Die Veränderung kann beispielsweise durch ein BrennstoffreglJorgan oder durch einen Geschwindigkeitsregler oder durch ein Belastungsrelais bewirkt werden.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel und einige Kurven näher erläutert.
Fig. 1 stellt eine für einen Arbeitsraum vorgesehene Brennstoffeinspritzvorrichtung reit luftloser Einspritzung des Brennstoffes mittelst hydraulisch betätigter #'entil#a schematisch dar;
In Fig. ? ist eine Einzelheit der Vorrich tung zum Verstellen des Einspritzbeginnes dargestellt; Fig. 3 und 5 zeigen zwei Kurvenbilder, in welchen der Einspritzbeginn der Teil mengen der gesamten, für einen Arbeits vorgang in einem Arbeitsraum bestimmten Brennstoffmenge bezogen auf den Kurbel kreis bei verschiedenen Belastungen darge stellt ist.
In Fig. 4 und 6 sind die zu Fig. 3 bezw. 5 gehörenden Veränderungen der Brennstoff teilmengen angegeben.
Im Pumpengehäuse 1 (Fig. 1) der Brenn-. stoffpumpe sind zwei Förderkolben ? und 3 vorgesehen, welche durch die auf der Steuer welle 4 auf gekeilten Nocken 5 und 6 mittelst der Rollenhebel 7 und 8 angetrieben werden. Zu den Arbeitsräumen 9 dieser Förderkolben führt je ein Saugkanal 13 über ein Saug ventil 10. Die Förderung des Brennstoffes er folgt durch die Druckventile 11 in die Kanäle 14. Für die Entlastung sind Umlaufventile 12 mit Rücklaufkanälen 16 angeordnet.
Von den Kanälen 11 führen die Brennstoffleitun gen 39 bezw. 40 den Brennstoff zu den Brennstoffspeichern 41 bezw. 4,2, aus denen der einzuspritzende Brennstoff durch die Leitungen 43 bezw. 41 in die Einspritzventile 45 bezw. 46 gelangt.
Die nichtgezeichneten, normalerweise von ebenfalls nichtgezeichne ten Verriegelungskolben in geschlossener Stellung gehaltenen Düsennadeln öffnen un ter dem Druck des Brennstoffes, wenn der die Verriegelungskolben belastende Brenn stoffdruck sich über die Steuerleitungen 17 und -18, die Kanäle 15, die Arbeitsräume 9 und die CTmlaufventile 12 entspannt.
Die Saugventile 10 öffnen sich während dem Saughub der Förderkolben ? und 3 in folge des Unterdruckes irn Arbeitsraum 9 und können durch die Kipphebel 17 und 18 auch während des ersten Teils des Druck hubes offen gehalten werden. Die Kipphebel 17 und 18 sind drehbar auf den Exzentern 19 bezw. 20 der Regulierwelle 21 gelagert, werden einerseits von den Federn 24 bezw.
mit den Rollenhebeln 7 bezw. $ in Be rührung gehalten und wirken anderseits zeit weise auf die Ventilspindeln 22. bezw. 23 der Saugventile<B>10.</B> Die Regulierwelle 2.1, deren Lagerung nicht gezeichnet ist, besitzt einen Hebel 26, der durch das Gestänge 27 mit dem Drehzahlregler 52 in Verbindung steht. Die Umlaufventile <B>1,291</B> werden von den Rollen hebeln 7 und 8 unter Vermittlung der Stoss stangen 228 und 29 betätigt. Zur Regulierung des Eröffnungszeitpunktes der Umlaufven tile sind zwischen den Stossstangen<B>28</B> und 29 einerseits und den Ventilen 12 anderseits Keile 30 und 31 von gleichem Keilwinkel eingeschoben, die durch die Hebel 33 und<B>303</B> verstellt werden können.
Die Hebel 3 2 und 3:3 sind je auf einer in nichtgezeichneter Weise drehbar gelagerten Welle 34 bezw. 35 befestigt, welche durch die Hebel 36 bezw. 37 und durch das Gestänge 3$ mit einer nichtgezeichneten -Regelvorrichtung in Ver bindung stehen.
Beim Niedergehen der Förderkolben und 3 saugen diese aus den Saugkanälen 13 über die Saugventile 10 Brennstoff in die Arbeitsräume 9. In der untern Stellung der beiden Förderkolben ? bezw. 3 werden zur Regelung der einzuspritzenden Brennstoff menge die Ventilspindeln ?? bezw. 23 der Saugventile 1.0 durch die Kipphebel 17 bezw. P8 in angehobener Stellung gehalten.
Erst nachdem die Förderkolben ? bezw. 3 sich um ein den Stellungen der Exzenter 19 bezw. 20 entsprechendes Mass vom untern Totpunkt aufwärts bewegt haben, werden die Saugven tile 10 geschlossen, so da.ss in den Arbeits räumen 9 der Pumpe befindlicher Brennstoff iil,er die Druckventile 11 durch die Kanäle 11 und die Leitungen 39 bezw. 40 in die Brennstoffspeicher 41 bezw. 42, gefördert wird.
Der in den Arbeitsräumen 9 dabei ent stehende Druck wird durch die Kanäle 1,5 und die Steuerleitungen 47 bezw. 48 auf die die Verriegelung der Brennstoffnadeln der Ventile 45 bezw. 46 bewirkenden Kolben übertragen, so dass die Brennstoffnadeln in die geschlossene Stellung gepresst werden. 1x,vor die Kolben 2 und 3 ihre oberste Lage erreichen, werden durch die Rollenhebel 7 und 8 die Stossstangen 28 bezw. 29 angeho ben und damit die Umlaufventile 12 geöffnet.
Der in den Arbeitsräumen 9; in den Steuer leitungen 47 bezw. 48 und in den Zylindern der Verriegelungskolben herrschende Brenn- stoffdruck entspannt sich, der von den Kol ben 2 und 3 noch verdrängte Brennstoff strömt über die angehobenen Umlaufventile 12 und die Kanäle 16 in die nichtgezeichnete Sangleitung zurück. Durch die Druckventile 11 wird dabei eine Druckentlastung des in den Speichern 41 und 42 gespeicherten Brennstoffes vermieden.
Bei der Druckent lastung in den Leitungen 47 und 48 werden die Verriegelungskolben in den Brennstoff ventilen 45 und 46 vom Anpressdruck ent lastet und die Brennstoffnadeln durch den aus den Speichern 41 und 42 übertragenen Brennstoffdruck geöffnet, so dass der in den Speichern vorgelagerte Brennstoff durch die Düsen 50 bezw. 51 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Der zeitliche Abstand des Einspritz- beginnes der beiden Teilmengen kann wäh rend dem Betrieb verändert werden, indem rlie Keile 30 und 31 durch die beiden ver- e liieden langen Hebel 32 und 33 in Keilrich- tun- mehr oder weniger weit zwischen die Stossstangen und die Ventilspindeln einge- .:clioljen werden.
Wenn die Keile 30 und 3:1 mir finit ihrer äussersten Spitze (ausgezogen hezeichnete Stellung, Fig. 2) zwischen den Stossstangen 28 bezw. 29 und den Spindeln der Umlaufventile 1\? sich befinden, ist die gesamte Länge des Übertragungsgestänges auf einem Mindestmass gehalten, so dass die Rollenhebel 7 und 8 erst nahe der obersten Stellung der Förderkolben die Umlaufventile 12 öffnen können und der Einspritzbeginn in bezug auf den Kurbelwinkel möglichst spät ist.
Sobald die beiden Keile 30 bezw. 31 weiter zwischen die Spindeln der Ventile 1 und die Stossstangen 28 bezw. 29 eingescho ben werden, wird die gesamte Länge des Ventilgestänges grösser, so dass die Umlauf ventile 1'2: früher angehoben werden und der Einspritzbeginn der beiden Brennstoffventile 45 und 1M6 früher erfolgt.
Die beiden Hebel 32 und 33 sind verschieden lang und so ein gestellt, dass in der, in Fig. 2 gestrichelt ge zeichneten Lage, in welcher die Keile 30 und 31 am weitesten eingeschoben sind und die beiden Umlaufventile 1-2 am frühesten ge öffnet werden, die Einspritzventile 45 und 46 nahezu gleichzeitig einspritzen. Wenn die Regelvorrichtung die Stange 38 abwärts be wegt, wird entsprechend den verschiedenen Längen der Hebel 32 und 33 der Keil 30 um ein grösseres Mass herangezogen als der Keil 31.
Somit wird auch das Ventil 45 später einspritzen als das Ventil 46, so dass der zeit liche Abstand des Einspritzbeginnes der bei den Teilmengen immer grösser wird.
Anstatt Hebel 32 und 33 von verschie dener Länge zu verwenden, können auch solche von gleicher Länge, dafür aber Keile mit verschiedenem Keilwinkel vorgesehen sein, wie es auch möglich ist, die beiden Nocken 5 und 6 auf der Steuerwelle 4 derart verstellbar anzuordnen, dass der zeitliche Ab stand des Einspritzbeginnes der Brennstoff ventile während dem Betrieb der Brennkraft- ma.schine verändert werden kann. Die Brenn stoffventile können auch durch eine beson dere Steuerung betätigt werden. Die Regel vorrichtung zur Veränderung des zeitlichen Abstandes des Einspritzbeginnes wird als dann diese Ventilsteuerung entsprechend ver stellen.
Die Teilmengen des Brennstoffes kön nen auch durch ein einziges Brennstoffven til in den Arbeitsraum eingeführt werden. Ebenso kann die Brennstoffpumpe für jeden Arbeitsraum nur einen einzigen Förderkolben aufweisen und der entsprechende Nocken mit aufeinanderfolgenden, gegeneinander verstell baren Stufen ausgeführt sein, so dass er die Förderung der Teilmengen nacheinander in regelbarem Abstand bewirkt. Gegebenenfalls können auch die Ventile 12 in einem beson deren Gehäuse angeordnet sein, wobei deren Betätigung unabhängig von der Antriebsvor richtung der Brennstoffpumpe erfolgen kann.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Brennkraftmaschinen mit Luftzerstäu- bung verwendet werden. Schliesslich kann die Ausbildung auch derart getroffen sein, dass der Einspritzbeginn für mindestens eine Teilmenge immer bei derselben Kurbelstel lung erfolgt und nur der Einspritzbeginn einer oder mehrere anderer Teilmengen zeit lich verändert wird.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Kurbelwinkel des Einspritzbeginnes der Teilmengen einer in drei Teilmengen unter teilten, für einen Arbeitsvorgang in einem Arbeitsraum bestimmten Brennstoffmenge bei verschiedenen Belastungen. Auf der wag rechten Achse ist der Kurbelwinkel aufgetra gen, wobei durch 0 der Kurbeltotpunkt (Verbrennung) der Brennkraftmaschine be zeichnet wird, während auf der senkrechten Achse die Maschinenbelastung von Leerlauf bis zur höchsten Überlast durch die Bezeich nung 0, angedeutet ist. Die drei Kur ven 60, 61,<B>62</B> stellen die Kurbelwinkel des Einspritzbeginnes der drei Teilmengen dar.
Bei Leerlauf der Maschine erfolgen die drei Teileinspritzungen unmittelbar aufeinander, die erste (60) ungefähr<B>17',</B> die zweite (61) ungefähr<B>15</B> und die dritte (62) ungefähr 13 vor dem Totpunkt. Mit wachsender Be lastung vergrössert sich der zeitliche Abstand des Einspritzbeginnes der Teilmengen. Der Einspritzbeginn der Teilmenge 60 erfolgt mit wachsender Belastung immer früher, bei höchster Überlast ungefähr<B>25</B> vor dein Tot punkt. Der Zeitpunkt des Einspritzbeginnes der Teilmenge 61 wird nicht verändert und erfolgt bei jeder Belastung ungefähr 15 vor dem Totpunkt.
Die Einspritzung der dritten Teilmenge @62 beginnt mit wachsender Be- lastung immer später, bei höchster Überlast ungefähr 5 nach dem Totpunkt.
Nach Fig. 4 nehmen die durch die Kur ven 1, 1I, III dargestellten Teilbrennstoff mengen mit wachsender Belastung in dersel ben Weise bis zu dem mit l bezeichneten maximalen Höchstbetrag zu.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm für eine Ver- brennungskraftmaschine, bei welcher bei kleiner Belastung nur ein Einspritzventil ar beitet (a), mit zunehmender Belastung unge fähr bei Last ein zweites (b) und unge fähr bei 3.'4 Last ein drittes Ventil (c) zuge schaltet wird. Mit der Änderung der Be lastung wird, wie den Kurven a, b, c zu ent nehmen ist, noch der Einspritzbeginn der Teilmengen b und c auf einen andern Kurbel winkel verlegt, während das Einspritzen der Teilmenge a immer beim gleichen Kurbel winkel erfolgt.
Aus Fig. 6 ist zu ersehen, dass die von den einzelnen Ventilen einzuspritzenden Teilmengen unter sich verschieden und ver änderlich sind, indem bis ungefähr '!4 Last gemäss der Kurve I* der Brennstoff durch ein einziges Ventil in den Zylinder einge führt wird, und dass für grössere Belastungen die Menge des durch dieses Ventil einzu spritzenden Brennstoffes konstant bleibt.
Von ',774 Last an bis etwa "/4 Last wird ein weiteres Ventil zugeschaltet, welchem der Brennstoff in gemäss der Kurve 1I <I>"</I> in mit der Belastung gesteigerter Menge zugeführt wird. Endlich wird von '/., Last an das dritte Ventil zuge schaltet, durch welches entsprechend der Kurve HF.' mit steigender Belastung immer mehr Brennstoff eingeführt wird, während die Brennstoffzufuhr durch die beiden ersten Ventile konstant bleibt. Die Teilmengen b und c können natürlich auch je durch eine Gruppe von Einspritzventilen in den Zylin der eingeführt werden.
Die Brennstoffmenge kann bei höchster Überlast auch nur in zwei oder aber auch in mehr als drei Teilmengen unterteilt sein. Bei sinkender Belastung kann eine dieser Teilmengen nach der andern in der beschriebenen Weise bis auf den Wert 0 vor- mindert werden, so dass bei jedem Belastungs grad zur Regelung der Brennstoffmenge nur eine Teilmenge verändert wird.
Der Vorteil der Veränderung des auf den Kurbelkreis bezogenen Abstandes des Ein- spritzbeginnes der Teilmengen besteht darin, dass einerseits bei Leerlauf der Maschine, bei welchem wenig Brennstoff eingespritzt wird, das Einspritzen der Teilmengen entweder gleichzeitig oder unmittelbar nacheinander erfolgen und so eine gute Zündung und Ver brennung gesichert wird und anderseits bei grösserer Belastung und gegebenenfalls auch bei kleinerer Drehzahl der Einspritzbeginn der Teilmengen in grösseren Abständen er folgt.
Das Einspritzen der Teilmengen kann so verteilt werden, dass der Druck im Ar beitszylinder der Brennkraftmaschirie wäh rend der Verbrennung einen gewissen Betrag selbst bei höchster Belastung nicht über schreitet, dafür aber länger anhaltend auf einer unveränderlichen, der Verbrennung entsprechenden Höhe bestehen bleibt. Bei ge nügender Unterteilung der Brennstoffmenge kann bei allen Belastungen ein gutes Gleich druckdiagramm erreicht werden. Dadurch vaerden das Triebwerk und die Lager der Verbrennungskraftmaschine geschont und ein ruhiger Gang erzielt.
Die Regelvorrichtungen für Verstellung des Einspritzbeginnes einzelner Teilmengen und die Veränderung der letzteren können durch irgend einen Betriebsregler, z. B. einen Leistungsmesser oder aber auch von Nand verstellt werden.
Es kann dabei zweck mässig sein, diese beiden Regelvorrichtungen in gegenseitiger Abhängigkeit durch ein ge meinsames Gestänge von einer einzigen Regelvorrichtung aus zu betätigen. Die Re gulierung einzelner Gruppen von Teilmengen kann beispielsweise so erfolgen, dass von einer bestimmten Anzahl von Teilmengen bei ab nehmender Last zunächst nur ein Teil bis auf 0 verkleinert wird, während die übrigen vor läufig unverändert bleiben und erst einzeln oder miteinander verkleinert werden, nach dem die andern den \Wert 0 erreicht haben.