Einrichtung zur Regelung an Brennkraftmaschinen. Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Einspritz- und Einblasedieselmotoren ist es vielfach üblich, einen besonderen Regler -- in den meisten Fällen einen Fliehkraft regler -- anzuordnen, der die zur Verbren nung kommende Brennstoffmenge derart be- einflusst, dass bei jeder Belastung eine be stimmte Drehzahl gehalten wird.
Gemäss der Erfindung wird dieser beson dere Regler mit seinem Antrieb erspart, in dem das Organ zur Regelung der in den Brennraum gelangenden Brennstoffmenge durch einen sich mit der Durchflussgeschwin- digkeit ändernden Druck in der Brennstoff- förderanlage verstellt wird.
Auf der Zeichnung sind in acht Abbil dungen acht Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes dargestellt, und zwar alle für Einspritzmotoren. Als Förderanlage ist bei sämtlichen acht Beispielen eine Einspritz pumpe vorgesehen.
Beim. ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sitzt im Zylinderdeckel 10 eines Ein- spritzmotors eine vom Brennstoff selbst ge steuerte Einspritzdüse 11. Eine Leitung 12 verbindet die Düse mit .dem Pumpenkörper 13 einer Einspritzpumpe.
Der Kolben 14 dieser Pumpe wird durch einen Nocken 15 jeweils gegen Ende des Kompressionshubes des Arbeitskolbens in den Pumpenzylinder 16 hineingestossen -und drückt dabei die vorher durch eine Saugleitung 17 vom Brennstoff behälter 18 in den Zylinder 16 geholte Brennstoffmenge über das Druckventil 20 und durch die Leitung 12 zur Düse 11, deren federbelastete Nadel 19 bei einem bestimm ten Druck das Düsenloch öffnet, so dass der weiterhin geförderte Brennstoff in den Mo torzylinder einspritzt.
Im Pumpenkörper 13 ist ausser dem Pum penkolben noch ein zweiter Kolben 21 an geordnet, der mit einem Ventilkegel 22 einen den Druckraum 16 der Pumpe mit der Saug leitung 17 verbindenden Kanal 23 abschliesst, solange die von einer Feder 24 auf den Kol ben ausgeübte Kraft grösser ist als der auf ihn einwirkende Brennstoffdruck. Die Span nung der Feder 24 kann durch Verstellen einer Schraube 25 verändert werden.
Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: Beim Saughub erzeugt der Kolben 14 zu nächst im Zylinder 16 ein Vakuum, bis seine Stirnkante die Saugleitung 17 freigibt und Brennstoff in den Zylinderraum ein strömt und diesen füllt. Wird der Kolben nun aus der dargestellten äussern Totlage vom Nocken 15 - angehoben, so beginnt er, nachdem er die Saugleitung geschlossen hat, in die Druckleitung 12 zu fördern. Sobald dort ein gewisser Druck erreicht wird, hebt sich die Düsennadel- und jetzt fängt der geförderte Brennstoff an, durch das Düsen loch in den Verbrennungsraum des Motor zylinders zu spritzen.
Bis zu einer gewissen Fördergeschwindigkeit des Pumpenkolbens und damit bis zu einer - bestimmten Motor drehzahl kann die vom Kolben verdrängte Brennstoffmenge aus dem engen Düsenloch ausspritzen, ohne dass sich der Druck im Pumpenraum und in der Druckleitung so er höht, dass der Kolben 21 angehoben und da durch,der Ventilkegel 22 geöffnet wird. So lange dieser Zustand besteht, spritzt all der vom Kolben verdrängte Brennstoff durch die Düse in .den Motorzylinder.
Steigt die Drehzahl des Motors und damit die Fördergeschwindigkeit des Kolbens über jenen bestimmten Wert, so wächst der Druck im Pumpenraum und in der Druckleitung so weit, dass der Kolben 21 sich entgegen der Federkraft 2:1: anhebt und den Ventilkegel 22 öffnet, wodurch Brennstoff aus der Druckleitung durch den nun geöffneten Rücklaufkanal 23 in die Saugleitung ent weichen kann.
Es wird also jetzt nicht mehr die gesamte vom Kolben verdrängte Brennstoffmenge ein gespritzt, sondern um so viel weniger, als durch das Ventil 22 zurücklaufen kann. Der zurücklaufende Teil der Fördermenge steigt mit der Drehzahl des Motors. Bei einer be stimmten Drehzahl wird somit immer nur so viel Brennstoff gefördert, als zum Halten dieser Drehzahl notwendig ist. Die ein gespritzte Brennstoffmenge wird also selbst tätig in Abhängigkeit von der Drehzahl ge regelt, und zwar wird dazu, wie gezeigt, der von der Fördergeschwindigkeit abhängige Druck auf den Kolben 21 herangezogen.
Damit das Ventil 22 nach dem Auf machen infolge des starken Druckabfalles nicht sofort wieder schliesst, ist im Rückfluss- kanal 23 am Ventilkegel 22 ein als Drossel wirkender Zapfen 26 vorgesehen, so dass die wirksame Kolbenfläche nach .dem Anheben noch vergrössert wird.
Durch Verändern der Federspannung 24 mit Hilfe der Schraube 25 ändert sich, wie leicht ersichtlich, die Drehzahl, bei welcher die Regelung der Einspritzmenge einsetzt. Man kann also durch Ändern der Belastung des den Rüeklaufkanal steuernden Organes jeweils die Drehzahl einstellen. Diese ein fache Veränderlichkeit des Regelbereiches ist besonders für Fahrzeugmotoren wertvoll.
Um den Motor jederzeit abstellen zu kön nen, braucht man nur die Feder 24 so weit zu entspannen, dass der Ventilkegel 22 schon bei einem kleineren Flüssigkeitsdruck geöff net wird als die Düse, so dass der geförderte Brennstoff durch den Rücklaufkanal 23 in die Saugleitung zurückströmen kann.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom ersten haupt sächlichdadurch, dass der Kolben 21 selbst den Rücklaüfkanal 23 steuert. Statt einer geschlossenen, flüssigkeitsgesteuerten Düse ist eine offene Mehrlochdüse verwendet. Den Weg des Kolbens 21 begrenzt ein Anschla.g <B>7.</B> Die Wirkungsweise ist ganz gleichartig <B>2 2</B> wie die des ersten Beispiels.
Will man einen mit einer Einrichtun g nach Fig. 2 versehenen Motor abstellen, so braucht man nur den Pumpenkolben mit Hilfe des Hebels 28 von Hand in seiner innern Totlage festzuhalten, so dass die Pumpe zu arbeiten und damit einzuspritzen aufhört.
Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Kolben 21 in einem Speicher angeordnet, in dem jeweils ein Teil des von cler Pumpe geförderten Brennstoffes auf gespeichert wird. Auf die eine Seite des Kolbens 21 wirkt der jeweils im Pumpen raum 16 herrschende Brennstoffdruck und auf die andere Seite die Spannung der Feder 24 ein.
Die Wirkung ist hier folgende: Beim Förderhub steigt der Druck im Pumpenraum um so höher und um so rascher an, je höher die Drehzahl ist und je mehr damit die Fördergeschwindigkeit wächst, weil eben die bei raschem Lauf geförderte Brennstoffmenge von der Düse in der kür zeren Zeit nicht ohne stärkere Drucksteige rung durchgelassen wird. Die .durch eine Schraube 25 einstellbare Federbelastung des Kolbens 21 hält jeweils bis zu einem be stimmten Druck im Pumpenraum. und damit bis zu einer ganz bestimmten Drehzahl den Speicherkolben in seiner Anfangslage.
Steigt die Drehzahl über diese Grenze, so weicht beim Pumpendruckhub der Speicherkolben infolge der auftretenden Dnickerhöhung von seiner abdichtenden Anschlagfläche 27 zu rück und nimmt in dem dabei freigegebenen Raum einen Teil des vom Pumpenkolben ver drängten Brennstoffes auf. Gegen Ende sei nes Druckhubes verbindet der Pumpenkolben mit einem Kanal 29 und einer Ringnut 30 den Pumpenraum mit der Saugleitung. Der Speicherkolben schiebt dann den beim vor hergegangenen Druckhub aufgenommenen Brennstoff durch diese Verbindung in die Saugleitung zurück, so dass er bis zum Be ginn der nächsten Förderung wieder in sei ner in der Zeichnung dargestellten Ruhelage sich befindet.
Steigt bei fallender Belastung des Motors die Drehzahl und damit die Drucksteigerung im Pumpenraum, so wird schliesslich nur noch eine so kleine Menge eingespritzt, als der Motor zum Halten dieser Drehzahl braucht.
Da sich die wirksame Kolbenfläche des Brennstoffspeicherkolbens nach dem Öffnen der Bohrung in der Anschlagfläche 27 sofort stark vergrössert, sinkt der Brennstoffdruck unmittelbar nachher und die Brennstoff- einspritzung wird plötzlich unterbrochen. Dies geschieht jeweils unabhängig von der Belastung, sobald der Brennstoffdruck einen bestimmten Wert erreicht.
Diejenige Dreh zahl, bei welcher der Brennstoffdruck im Pumpenraum den Speicherkolben 21 entgegen der Kraft der Feder 24 von seiner Anschlag- fläche 27 wegzuschIben beginnt, kann so mit bei keiner Belastung nennenswert über schritten werden. Der Ungleichförmigkeits- grad der Regeleinrichtung ist also entspre chend klein. Beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Brennstoffspeicher hinter dem Druckventil 20 angeordnet, indem dieses mit einem kolbenartigen Schaft 31 in einem An schlussstutzen der Druckleitung geführt ist.
Der Schaft 31 würde diesen Durchgang ab sperren, wenn nicht eine Schraubennut 32 am Umfang des Schaftes vorgesehen wäre, die einen, allerdings gedrosselten Durchfluss des Brennstoffes zulässt. Durch die Drosselwir kung in der Nut 32 entsteht ein mit der Durchflussgeschwindigkeit sich ändernder Druckunterschied auf den beiden Stirn flächen des Schaftes 31, der zum Regeln der Einspritzmenge wie folgt herangezogen wird Sobald beim Druckhub des Pumpenkol bens 14 die Saugverbindungskanäle 33 mit dem Saugstutzen 17 geschlossen worden sind,
wird das Ventil 20 aufgedrückt und der ver drängte Brennstoff gelangt in den Raum 34 vor dem Schaft 31 des Druckventils. Da nun die Drosselnut 32 den Brennstoff von einer gewissen Drehzahl ab nicht ebensoschnell zur Düse durchlässt als er dem Raum 34 zu strömt, wird der kolbenartige Schaft 31 gegen die Kraft der Druckventilfeder ent sprechend dem Volumen des nicht von der Drosselnut durchgelassenen Teils der Förder menge angehoben.
Wenn nun gegen Ende des Druckhubes - in gleicher Weise wie beim vorhergehenden Beispiel - der Pum penraum 16 über den Kanal 29 und die Ring nut 30 mit der Saugseite der Pumpe verbun den wird, schiebt die Feder 35 und der über dem Schaft vorhandene Brennstoffdruck das Druckventil 20 samt dem Schaft 31 rasch in die gezeichnete Lage. Dabei schiebt der zurückweichende Schaft Brennstoff aus dem Raum 34 in den Pumpenraum zurück. Die über dem Schaft anschliessende Druckleitung wird entlastet, unter Umständen sogar teil weise entleert.
Vor Beginn des folgenden Einspritzens muss der Pumpenkolben zunächst Brennstoff durch das Druckventil hindurchpressen, bis die am Ende des vorhergegangenen Ein spritzens entlastete Druckleitung wieder auf den Öffnungsdruck der Düsennadel auf gefüllt und gespannt ist. Die hierzu not wendige Brennstoffmenge ist um so grösser je grösser der Hub des Druckventils war, der seinerseits wieder mit der Fördergeschwin digkeit gewachsen ist. Steigt diese mit der Drehgeschwindigkeit, so gelangt schliesslich von der vom Pumpenkolben verdrängten Brennstoffmenge nur noch soviel bei jedem Einspritzvorgang in den Motorzylinder, als zum Überwinden der Belastung der Maschine nötig ist.
Das Volumen, um welches der Druck raum 34 beim Leerlauf nach jedem Einspritz- vorgang verkleinert wird, entspricht der aus zuregelnden Brennstoffmenge. Soll ein teil weises Entleeren der Druckleitung vermieden werden, -so darf das zum Spannen der Druck leitung nötige Speichervolumen nicht kleiner als das Volumen der auszuregelnden Brenn stoffmenge sein.
Das fünfte Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besitzt in der Saugleitung der Brenn stoffpumpe einen Kolbenschieber 21., von des sen beiden Stirnseiten eine dem Saugzug des Pumpenkolbens und die andere dem Aussen luftdruck ausgesetzt ist. Eine schwache Fe der 24 ist bestrebt, den Schieber 21 in der gezeichneten Lage zu halten oder ihn dorthin zurückzuführen, wo er die Mündung des Saugrohres 17 mit einer Bohrung 36 am meisten freigibt.
Der durch die Leitung 17 eintretende Brennstoff gelangt über die Boh rung 36 und eine Drosselstelle 37 in ,der dem Saugdruck ausgesetzten Stirnwand des Kol- benschiebers und den Kanal 17' der Saug leitung zum Saugventil 38, und strömt wäh rend des ganzen Saughubes in den Pumpen raum 16 ein, diesen je nach der Geschwin digkeit des Pumpenkolbens mehr oder weni ger füllend.
Die beschriebene Regelung wirkt wie folgt: Solange der Motor nicht zu schnell läuft, greift die Regelung nicht ein. Steigt die Drehzahl, so wächst .das Druckgefälle an der Drosselstelle 37 beim Saughub und bewirkt eine Bewegung des Schiebers 21, so dass der Einlassquerschnitt bei der Mündung des Roh res 17 kleiner oder bei stärkerem Ansteigen der Drehzahl vorübergehend ganz geschlos sen wird. Die Folge davon ist eine schwä chere Füllung .des Pumpenraumes am Ende des Saughubes und somit eine verminderte Einspritzmenge.
Beim soeben beschriebenen Ausführungs beispiel wird die Füllung .der Pumpe ge regelt, während in den vorherbeschriebenen ein regelbarer Teil der beim Saughub an gesaugten Brennstoffmenge zurückströmt.
Das sechste Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bezieht sich auf Brennstoffpumpen für mehrzylindrige Motoren.
Im Pumpenkörper sind mehrere Zylinder bohrungen 1.6, 161... vorgesehen, in denen gleiche Kolben 14, 141... durch die auf Diner gemeinsamen Welle angeordneten, ent sprechend den Kurbeln der Motorzylinder versetzten Nocken 1.5, 151... bewegt werden. Alle Einzelpumpen haben eine gemeinsame Saugleitung 17. In die Pumpenzylinder münden Kanäle 39, 40, 41, die durch Stich bohrungen 42, 43, 44 mit der Saugleitung 17 verbunden sind.
Der von den Kolben ge förderte Brennstoff gelangt über die mit einem kolbenschieberartig eingepassten und längsdurchbohrten Führungsschaft verse- henen Druckventile 20, 201 in die zu den nicht dargestellten Einspritzdüsen führenden Druckleitungen 12.
Die Pumpenkolben tragen an ihren in die Zylinder hineinragenden Enden Steuer- flächen, die über einen Teil .der Kolbenbewe gung die Kanäle 39 (Kolben 14) und 40 (Kolben 14') abdecken und in der- Bewe gungsrichtung einerseits durch die Kolben stirnkante, anderseits durch eine schräge Steuerkante 45 begrenzt sind. Eine Nut 46 in jedem der Kolben verbindet die Pumpen räume 1.6, 16' mit der Aussparung 47 unter der schrägen Steuerkante. Durch Verdrehen der Kolben mittelst einer gezahnten Regel stange 48 ändert sich die Breite des die Ka näle 39 und 40 während eines Teils des Druckhubes abdeckenden Streifens der schräg abgeschnittenen Steuerflächen.
Damit ändert sich aber auch die wirksame Fördermenge jedes Pumpenkolbens; denn sobald die Schrägkante 45 den Kanal 39 (Kolben 14) aufsteuert, wird der weiterhin von aufwärts gehenden Kolben verdrängte Brennstoff aus dem Pumpenraum 16 über die Nut 46 und die Aussparung 47 in den Kanal 39 zurück geschoben. Die Fördermengenregelung durch Verschieben der Regelstange ist bei allen Pumpenkolben gleich.
In dem Führungsschaft des Druckventils 20 ist eine Drosselstelle 49 vorgesehen. Hin ter der Drosselstelle zweigt von der Längs bohrung radial eine Steuerbohrung 50 ab, über die, sobald das Ventil 20 genügend weit angehoben ist, ein Kanal 51 im Pumpenkör per mit der Längsbohrung im Ventilschaft verbunden wird. Der Kanal 51 führt zu einem Zylinder 52, in den ein Kolben 53 eingepasst ist. Vom Zylinder 52 führt eine Drosselbohrung 54 zu dem mit der Saug leitung verbundenen Kanal 42. Das ins Freie ragende Ende des Kolbens 53 ist an dem einen Arm eines zweiarmigen Hebels 55 an gelenkt, der auf dem Zapfen 56 drehbar ist.
Der andere Arm des Hebels 55 ist mit dem Ende der Regelzahnstange 48 verbunden, die von einer Feder 57 in .der gezeichneten Stel lung zu halten gesucht wird.
Die beschriebene Pumpe regelt wie folgt: Solange der Motor nicht schnell läuft, greift die Regelung nicht ein. Die Kolben fördern dann ihre grösste Menge. Steigt die Drehzahl, so wird, weil die Drosselstelle 49 den vom Pumpenkolben 14 verdrängten Brennstoff nicht ohne entsprechende Druck steigerung im Raum 16 rascher @durchlässt, das Druckventil immer mehr angehoben, bis bei - einer bestimmten Drehzahl die Querboh rung 50 im Schaft des Druckventils den Kanal 51 abdeckt. Von jetzt ab strömt ein Teil des weiterhin geförderten Brennstoffes in den brennstoffgefüllten Raum 52 und er höht darin den Flüssigkeitsdruck.
Dadurch wird der Kolben 53 nach aussen bewegt und seine Bewegung über den Hebel 55 auf die Regelstange 48 übertragen. Diese verdreht. alle Pumpenkolben derart, dass ihre wirk same Fördermenge abnimmt. Die Feder 57 sucht das Regelgestänge samt den Pumpen kolben und auch dem Kolben 53 zurückzu führen, so dass die wirksame Fördermenge wieder steigt. Der beim Rückführen des Kolbens 53 verdrängte Brennstoff fliesst durch die Drosselbohrung 54 nach der Saug seite der Pumpe ab. Im Beharrungszustand strömt durch die Bohrung 50 ebensoviel Brennstoff in den Zylinder 52, wie durch die Bohrung 54 wegströmt.
Beim siebenten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Regeleinrichtung in einem Zwischenstück untergebracht, das irgendwo in die zur Einspritzdüse führende Druck leitung eingebaut ist.
In eine Bohrung eines Körpers 58 ist ein den Kolbenschieber 59 aufnehmendes Füh rungsstück<B>60</B> eingesetzt und darin durch einen Abschlussnippel 61 festgeklemmt. Eine Druckfeder 62, die sich einerseits gegen den Schieber 59 und anderseits gegen einen ver stellbaren Federteller 63 abstützt, ist be strebt, den Schieber in der gezeichneten Lage zu halten, und ein Anschlangbund 591 ver hindert, dass der Schieber durch die Feder weiter in das Führungsstück 60 gedrückt werden kann.
Von einer den Schieber nicht ganz durch setzenden Längsbohrung 64, die an dem der Pumpe 13, 14 zugekehrten Ende einen Ein satz 73 mit einer Drosselbohrung 72 auf nimmt, zweigen Querbohrungen 65 und 66 ab. Die Bohrung 65 ist in der Ruhelage des Schiebers über Bohrungen 67 im Führungs stück 60 mit der zur Düse führenden Fort setzung der Druckleitung verbunden. Die Bohrung 66 dagegen ist in -der Ruhelage aussen abgeschlossen. Sie verbindet aber nach einem bestimmten Hub .des Schie bers die Längsbohrung 64 mit einer Quer bohrung 68 im Führungsstück. Diese wie derum ist über einen Auslass 69 und eine Leitung 70 ständig mit dem Brennstoffbehäl ter 18 verbunden. Ein Anschlag 71 begrenzt den Hub .des Regelschiebers.
Die Wirkung ist wie folgt: Bis zu einer gewissen Drehzahl lässt die :Drosselbohrung 72 all den von -der Pumpe ankommenden Brennstoff durch, ohne dass in der Leitung zwischen Pumpe und dem Kol benschieber 59 ein Druck auftritt, ,der im stande wäre, die Kolbenschieber im Führungs stück 60 zu verstellen. Steigt nun aber die Drehzahl weiter, so lässt die Drossel 72 den angelieferten Brennstoff.nur noch bei einem Druck durch, welcher die auf -den Kolben schieber 59 einwirkenden Gegenkräfte über windet und ihn anhebt.
Schon nach kurzem Hub kommt die Querbohrung 65 ausser Ver bindung mit den Bohrungen 67, so dass der Durchfluss zur Düse unterbrochen ist. Die Pumpe fördert aber weiter. Der Regelkolben wird deshalb rasch hochgedrückt, bis die Bohrung 66 den Kanal 68 aufsteuert und -da durch dem weiterhin geförderten Brennstoff einen Rücklaufweg öffnet. Je höher die Drehzahl steigt, um so früher - bezogen auf den Pumpenhub - wird der Kolbenschieber jeweils hochgedrückt und um so mehr strömt von .der Fördermenge wieder in den Behälter 18 zurück.
Bei einer bestimmten Drehzahl gelangt zu der Düse nur noch die der Be lastung der Maschine entsprechende Brenn stoffmenge.
Beim achten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der Schaft 74 des Druckventils 20 kolbenartig geführt. Die Spannung der Druckventilfeder 62 kann zwecks Verstel lung der Drehzahl der Maschine durch das Handrad 75 verstellt werden. Beim Drehen am Handrad verschiebt die gleichzeitig als Ventilhubbegrenzer dienende Schraubenspin del 7 6 den in seitlichen Nuten 77 gegen Mit drehen gesicherten Ventilteller 63.
Im Schaft des Druckventils befindet sich eine Längsbohrung 78. Schrägkanäle 79 führen vom innern Ende der Längsbohrung zu einer Ringnut 80 am Schaft 74. Auf der dem Pumpenkolben 14 zugekehrten Seite ist in der Längsbohrung ein Einsatzstück 81 befestigt, das eine Drosselbohrung 82 ent hält. Eine Querbohrung 83 im Führungs schaft des Druckventils verbindet bei einem bestimmten Hub des Ventils die Längsboh rung mit einem Rücklaufkanal 84.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt am Ende der Einspritzung eine Entlastung der Druckleitung hinter dem Druckventil, indem nach dem Schliessen der Ringnut 80 beim Hinunterdrücken des Ventils 20 durch die Ventilfeder .das Volumen dieses Teils der Druckleitung vergrössert wird.
Anstatt dass -die Drehzahl .durch Ändern der Federspannung verstellbar ist, könnte man sie auch beeinflussen durch Verändern des Hubes, den das Regelorgan zum Regeln zurücklegen muss, oder aber durch Verstellen der Drosselbohrung, zum Beispiel mittelst einer einstellbaren Nadel, die den mit der Drehzahl veränderlichen, das Regelorgan ver schiebenden Druck herbeiführt. Man könnte ein Druckgefälle auch durch ein Venturirohr hervorrufen anstatt durch eine Drosselstelle.
Zum Erzielen eines geringen T3ngleich- förmigkeitsgrades ist der Nocken so auszu bilden, .dass über den Hubabschnitt, in dem das Regeln erfolgt, die Fördergeschwindig keit nahezu gleichbleibt.
Bei den Ausführungsbeispielen ist das be wegliche Regelorgan durchwegs als Kolben schieber ausgebildet. An Stelle dieses Schie bers könnte in vielen Fällen eine Membran treten. Die beschriebene Regeleinrichtung lässt sieh auch zum Beispiel bei Einblase motoren anwenden. Die Erfindung ist bei allen Brennstofförderanlagen anwendbar, bei denen die Durchflussgeschwindigkeit mit der Drehzahl zunimmt.
Device for regulating internal combustion engines. In internal combustion engines, especially in injection and injection diesel engines, it is often common to arrange a special controller - in most cases a centrifugal controller - which influences the amount of fuel to be burned in such a way that a certain speed is reached with every load is held.
According to the invention, this special regulator with its drive is spared, in that the element for regulating the amount of fuel entering the combustion chamber is adjusted by a pressure in the fuel delivery system that changes with the flow rate.
In the drawing, eight embodiments of the invention are shown in eight Abbil applications, all for injection engines. In all eight examples, an injection pump is provided as the conveyor system.
At the. In the first exemplary embodiment according to FIG. 1, an injection nozzle 11, controlled by the fuel itself, sits in the cylinder cover 10 of an injection engine. A line 12 connects the nozzle with the pump body 13 of an injection pump.
The piston 14 of this pump is pushed into the pump cylinder 16 by a cam 15 towards the end of the compression stroke of the working piston - and pushes the amount of fuel previously fetched through a suction line 17 from the fuel container 18 into the cylinder 16 via the pressure valve 20 and through the line 12 to the nozzle 11, the spring-loaded needle 19 of which opens the nozzle hole at a certain pressure, so that the fuel that is still being delivered is injected into the engine cylinder.
In the pump body 13, in addition to the Pum penkolben, a second piston 21 is arranged, which with a valve cone 22 closes a channel 23 connecting the pressure chamber 16 of the pump to the suction line 17, as long as the force exerted by a spring 24 on the Kol ben is greater is than the fuel pressure acting on it. The tension of the spring 24 can be changed by adjusting a screw 25.
The device described works as follows: During the suction stroke, the piston 14 first generates a vacuum in the cylinder 16 until its front edge releases the suction line 17 and fuel flows into the cylinder chamber and fills it. If the piston is now lifted from the illustrated external dead position by the cam 15, it begins to convey into the pressure line 12 after it has closed the suction line. As soon as a certain pressure is reached there, the nozzle needle rises and now the fuel supplied begins to spray through the nozzle hole into the combustion chamber of the engine cylinder.
Up to a certain delivery speed of the pump piston and thus up to a certain engine speed, the amount of fuel displaced by the piston can spray out of the narrow nozzle hole without the pressure in the pump chamber and in the pressure line increasing so that the piston 21 is raised and there by, the valve cone 22 is opened. As long as this condition exists, all of the fuel displaced by the piston will spray through the nozzle into the engine cylinder.
If the speed of the motor and thus the delivery speed of the piston increases above that specific value, the pressure in the pump chamber and in the pressure line increases so much that the piston 21 rises against the spring force 2: 1: and opens the valve cone 22, which causes fuel from the pressure line through the now open return channel 23 into the suction line can escape.
So it is now no longer the entire amount of fuel displaced by the piston injected, but so much less than can flow back through the valve 22. The returning part of the delivery rate increases with the speed of the motor. At a certain speed, only as much fuel is conveyed as is necessary to maintain this speed. The amount of fuel injected is thus actively regulated as a function of the speed of rotation, namely, the pressure on the piston 21, which is dependent on the delivery speed, is used for this purpose, as shown.
So that the valve 22 does not close again immediately after opening due to the sharp drop in pressure, a pin 26 acting as a throttle is provided in the return channel 23 on the valve cone 22, so that the effective piston area is still increased after lifting.
By changing the spring tension 24 with the aid of the screw 25, the speed at which the control of the injection quantity begins changes, as can be easily seen. So you can adjust the speed in each case by changing the load on the organ controlling the return channel. This simple variability of the control range is particularly valuable for vehicle engines.
In order to be able to switch off the engine at any time, one only needs to relax the spring 24 so much that the valve cone 22 is opened at a lower fluid pressure than the nozzle, so that the pumped fuel can flow back through the return channel 23 into the suction line .
The second embodiment according to FIG. 2 differs from the first mainly in that the piston 21 itself controls the return duct 23. Instead of a closed, liquid-controlled nozzle, an open multi-hole nozzle is used. The path of the piston 21 is limited by a stop <B> 7. </B> The mode of operation is very similar <B> 2 2 </B> to that of the first example.
If you want to turn off an engine provided with a device according to FIG. 2, you only need to hold the pump piston manually in its dead center with the aid of the lever 28, so that the pump stops working and thus stops injecting.
In the third exemplary embodiment according to FIG. 3, the piston 21 is arranged in a memory in which a portion of the fuel delivered by the pump is stored. The fuel pressure prevailing in the pump chamber 16 acts on one side of the piston 21 and the tension of the spring 24 acts on the other side.
The effect here is as follows: During the delivery stroke, the pressure in the pump chamber increases the higher and the faster the higher the speed and the more the delivery speed increases, because the amount of fuel delivered by the nozzle during rapid operation is shorter Time is not let through without a greater increase in pressure. The spring loading of the piston 21, which can be adjusted by a screw 25, holds in each case up to a certain pressure in the pump chamber. and thus the accumulator piston in its initial position up to a very specific speed.
If the speed rises above this limit, so the pump pressure stroke of the storage piston gives way to back due to the occurring increase in thickness of its sealing stop surface 27 and takes in the released space on a portion of the fuel displaced by the pump piston ver. Towards the end of his pressure stroke, the pump piston connects the pump chamber with the suction line with a channel 29 and an annular groove 30. The storage piston then pushes the fuel absorbed during the previous pressure stroke through this connection back into the suction line, so that it is again in its rest position shown in the drawing until the start of the next delivery.
If the speed and thus the pressure increase in the pump chamber increases as the load on the motor decreases, then only as small an amount is injected as the motor needs to maintain this speed.
Since the effective piston area of the fuel storage piston increases immediately after the opening of the bore in the stop surface 27, the fuel pressure drops immediately afterwards and the fuel injection is suddenly interrupted. This happens regardless of the load as soon as the fuel pressure reaches a certain value.
The speed at which the fuel pressure in the pump chamber begins to push the storage piston 21 away from its stop surface 27 against the force of the spring 24 can thus be exceeded with no significant load. The degree of irregularity of the control device is accordingly small. In the fourth embodiment according to FIG. 4, the fuel accumulator is arranged behind the pressure valve 20, in that this is guided with a piston-like shaft 31 in a connection piece of the pressure line.
The shaft 31 would block this passage if a screw groove 32 were not provided on the circumference of the shaft, which allows the fuel to flow through, albeit in a restricted manner. The Drosselwir effect in the groove 32 creates a pressure difference that changes with the flow rate on the two end faces of the shaft 31, which is used to regulate the injection quantity as follows As soon as the suction connection channels 33 with the suction nozzle 17 have been closed during the pressure stroke of the pump piston 14 are,
the valve 20 is pushed open and the ver displaced fuel enters the space 34 in front of the shaft 31 of the pressure valve. Since the throttle groove 32 does not let the fuel through to the nozzle from a certain speed as quickly as it flows to the space 34, the piston-like shaft 31 is raised against the force of the pressure valve spring in accordance with the volume of the part of the delivery not let through by the throttle groove .
If now towards the end of the pressure stroke - in the same way as in the previous example - the Pum penraum 16 via the channel 29 and the annular groove 30 is verbun with the suction side of the pump, the spring 35 and the fuel pressure present on the shaft pushes the pressure valve 20 together with the shaft 31 quickly into the position shown. The receding shaft pushes fuel back from the space 34 into the pump space. The pressure line connecting above the shaft is relieved, in some cases even partially emptied.
Before starting the next injection, the pump piston must first press fuel through the pressure valve until the pressure line relieved at the end of the previous injection is filled and tensioned again to the opening pressure of the nozzle needle. The amount of fuel required for this is all the greater the greater the stroke of the pressure valve, which in turn has increased with the delivery speed. If this increases with the speed of rotation, ultimately only as much of the fuel displaced by the pump piston as is necessary to overcome the load on the machine reaches the engine cylinder with each injection process.
The volume by which the pressure chamber 34 is reduced during idling after each injection process corresponds to the amount of fuel to be regulated. If partial emptying of the pressure line is to be avoided, the storage volume required to tension the pressure line must not be less than the volume of the fuel to be regulated.
The fifth embodiment according to FIG. 5 has a piston valve 21 in the suction line of the fuel pump, one of which is exposed to the suction of the pump piston and the other to the outside air pressure. A weak Fe of 24 endeavors to keep the slide 21 in the position shown or to return it to where it releases the mouth of the suction tube 17 with a bore 36 most.
The fuel entering through line 17 reaches the suction valve 38 via the bore 36 and a throttle point 37, the end wall of the piston valve exposed to the suction pressure and the duct 17 'of the suction line, and flows into the pumps during the entire suction stroke space 16, filling it more or less depending on the speed of the pump piston.
The regulation described works as follows: As long as the motor does not run too fast, the regulation does not intervene. If the speed increases, the pressure drop at the throttle point 37 increases during the suction stroke and causes the slide 21 to move so that the inlet cross-section at the mouth of the pipe res 17 becomes smaller or temporarily closed completely when the speed increases. The consequence of this is a weaker filling of the pump chamber at the end of the suction stroke and thus a reduced injection quantity.
In the embodiment just described, the filling of the pump is regulated, while in the previously described a controllable part of the amount of fuel sucked in during the suction stroke flows back.
The sixth embodiment according to FIG. 6 relates to fuel pumps for multi-cylinder engines.
In the pump body, several cylinder bores 1.6, 161 ... are provided, in which the same pistons 14, 141 ... are moved by the common shaft arranged on Diner, corresponding to the cranks of the engine cylinders offset cams 1.5, 151 ... are moved. All individual pumps have a common suction line 17. Channels 39, 40, 41 open into the pump cylinders and are connected to the suction line 17 by branch bores 42, 43, 44.
The fuel delivered by the pistons reaches the pressure lines 12 leading to the injection nozzles (not shown) via the pressure valves 20, 201 which are fitted with a guide shaft which is fitted in the manner of a piston slide and drilled through longitudinally.
At their ends protruding into the cylinder, the pump pistons have control surfaces which cover the channels 39 (piston 14) and 40 (piston 14 ') over part of the piston movement and in the direction of movement through the piston front edge on the one hand and on the other are limited by an inclined control edge 45. A groove 46 in each of the pistons connects the pump rooms 1.6, 16 'with the recess 47 under the inclined control edge. By rotating the piston by means of a toothed control rod 48 changes the width of the channels 39 and 40 covering the Ka channels during part of the pressure stroke of the obliquely cut control surfaces.
However, this also changes the effective delivery rate of each pump piston; because as soon as the inclined edge 45 controls the channel 39 (piston 14), the fuel, which continues to be displaced by upward pistons, is pushed back from the pump chamber 16 via the groove 46 and the recess 47 into the channel 39. The flow rate control by moving the control rod is the same for all pump pistons.
A throttle point 49 is provided in the guide shaft of the pressure valve 20. Behind ter the throttle point branches off from the longitudinal bore radially from a control bore 50, via which, as soon as the valve 20 is raised enough, a channel 51 in the Pumpenkör is connected to the longitudinal bore in the valve stem. The channel 51 leads to a cylinder 52 into which a piston 53 is fitted. From the cylinder 52, a throttle bore 54 leads to the duct 42 connected to the suction line. The end of the piston 53 protruding into the open is articulated on one arm of a two-armed lever 55 which is rotatable on the pin 56.
The other arm of the lever 55 is connected to the end of the control rack 48, which is sought to hold by a spring 57 in the position shown.
The described pump regulates as follows: As long as the motor is not running fast, the regulation does not intervene. The pistons then deliver their greatest amount. If the speed rises, because the throttle point 49 does not allow the fuel displaced by the pump piston 14 to pass through faster without a corresponding increase in pressure in the space 16, the pressure valve is raised more and more until the cross hole 50 in the shaft of the pressure valve is reached at a certain speed Covering channel 51. From now on, some of the fuel that is still being pumped flows into the fuel-filled space 52 and it increases the liquid pressure therein.
As a result, the piston 53 is moved outward and its movement is transmitted to the control rod 48 via the lever 55. This twisted. all pump pistons in such a way that their effective delivery rate decreases. The spring 57 seeks the control rod together with the pump piston and also the piston 53 lead back so that the effective delivery rate increases again. The fuel displaced when the piston 53 is returned flows through the throttle bore 54 to the suction side of the pump. In the steady state, just as much fuel flows through the bore 50 into the cylinder 52 as flows away through the bore 54.
In the seventh embodiment of FIG. 7, the control device is housed in an intermediate piece that is installed somewhere in the pressure line leading to the injection nozzle.
A guide piece 60 receiving the piston slide 59 is inserted into a bore of a body 58 and clamped therein by a closing nipple 61. A compression spring 62, which is supported on the one hand against the slide 59 and on the other hand against an adjustable spring plate 63, is striving to keep the slide in the position shown, and a connecting collar 591 prevents the slide from continuing through the spring into the Guide piece 60 can be pressed.
From one of the slider not quite through setting longitudinal bore 64, which takes a set 73 with a throttle bore 72 on the end facing the pump 13, 14, cross bores 65 and 66 branch off. The bore 65 is connected in the rest position of the slide via bores 67 in the guide piece 60 with the continuation of the pressure line leading to the nozzle. The bore 66, on the other hand, is closed on the outside in the rest position. But after a certain stroke .des slide it connects the longitudinal bore 64 with a transverse bore 68 in the guide piece. This in turn is constantly connected to the fuel container 18 via an outlet 69 and a line 70. A stop 71 limits the stroke of the control slide.
The effect is as follows: Up to a certain speed, the throttle bore 72 allows all the fuel arriving from the pump to pass through without a pressure occurring in the line between the pump and the piston valve 59 that would be able to control the piston valve to be adjusted in the guide piece 60. If, however, the speed continues to rise, the throttle 72 lets the delivered fuel through only at a pressure which overcomes the counterforces acting on the piston slide 59 and lifts it.
After a short stroke, the transverse bore 65 comes out of connection with the bores 67, so that the flow to the nozzle is interrupted. The pump continues to deliver. The control piston is therefore quickly pushed up until the bore 66 opens the channel 68 and -da opens a return path through the fuel that is still being delivered. The higher the speed increases, the earlier - in relation to the pump stroke - the piston slide is pushed up in each case and the more of the delivery rate flows back into the container 18.
At a certain speed, only the amount of fuel corresponding to the load on the machine reaches the nozzle.
In the eighth exemplary embodiment according to FIG. 8, the shaft 74 of the pressure valve 20 is guided like a piston. The tension of the pressure valve spring 62 can be adjusted by the hand wheel 75 for the purpose of adjusting the speed of the machine. When the handwheel is turned, the screw spindle 7 6, which also serves as a valve lift limiter, moves the valve disk 63, which is secured against turning in lateral grooves 77.
In the shaft of the pressure valve there is a longitudinal bore 78. Inclined channels 79 lead from the inner end of the longitudinal bore to an annular groove 80 on the shaft 74. On the side facing the pump piston 14, an insert 81 is attached in the longitudinal bore, which holds a throttle bore 82 ent. A transverse bore 83 in the guide shaft of the pressure valve connects the longitudinal bore with a return channel 84 at a certain stroke of the valve.
In this embodiment, the pressure line downstream of the pressure valve is relieved of pressure at the end of the injection by increasing the volume of this part of the pressure line after the annular groove 80 has been closed when the valve 20 is pressed down by the valve spring.
Instead of the speed being adjustable by changing the spring tension, it could also be influenced by changing the stroke that the control element has to cover for regulation, or by adjusting the throttle bore, for example by means of an adjustable needle that controls the speed variable, the regulating organ causes ver shifting pressure. A pressure drop could also be caused by a venturi instead of a throttle point.
To achieve a low degree of uniformity, the cam must be designed in such a way that the conveying speed remains almost the same over the stroke section in which the regulation takes place.
In the embodiments, the movable control member is designed consistently as a piston slide. In many cases, a membrane could replace this slide. The control device described can also be used, for example, for injection engines. The invention can be used in all fuel delivery systems in which the flow rate increases with the speed.