Einspritzbrennkraftmaschine mit verstellbaren Lufteinlassgliedern. Die Erfindung betrifft eine Einspritz- brennkraftmaschine, bei welcher zur Unter stützung der Gemischbildung eine Luftbewe gung um die Zylinderachse durch besondere Gestaltung der Lufteinlassglieder erzeugt wird, wobei die Drehgeschwindigkeit der Luft um die Zylinderachse durch Verstellen der Lufteinlassglieder veränderbar ist.
Bei Einspritzbrennkraftmaschinen ist es bekannt, durch besondere Formgebung der Einlasskanäle oder der Einlassventile die Luft ungefähr in Umfangsrichtung in den Zylin der eintreten zu lassen, um so eine Luft drehung um die Zylinderachse zu erzeugen, welche dann am Ende des Verdichtungshubes zur Erreichung einer guten Gemischbildung ausgenutzt wird. Es wurde auch schon vor geschlagen, die Mittel zur Richtung der Luft verstellbar zu machen, damit auf dem Prüf stand die günstigste Einstellung, z. B. ent sprechend der Anzahl der Brennstoffstrah len, gewählt werden kann.
Mit der stetigen Steigerung der Höchst- drehzahlen wird es aber schwierig, für Ma schinen, welche über den ganzen Drehzahl bereich ein gutes Drehmoment haben müssen, einwandfrei eine einzige solche Einstellung zu finden, weil sich Motordrehzahl, Einspritz dauer und Luftdrehgeschwindigkeit nur in gewissen Grenzen ungefähr proportional ändern.
Anderseits gibt es auch Anordnungen, welche auf der Verwendung einer Luft drehung um die Zylinderachse zur Gemisch- aufbereitung beruhen, bei welchen es aber nicht erwünscht ist, dass die Luftdreh geschwindigkeit sich bei Änderung der Ma schinendrehzahl stark ändert.
Es kann auch die Einspritzcharakteristik bei verschiede nen Pumpenbauarten nicht den verschiede nen Verbrennungssystemen so angepasst wer den, dass der zwangläufig durch eine Einstel lung gegebene Geschwindigkeitsverlauf der Luftdrehung um die Zylinderachse über den ganzen Betriebsbereich immer allen Anforde rungen entspricht. Alle diese Unstimmigkei- ten äussern sich um so stärker, je grösser der ausgenutzte Drehzahlbereich der betref fenden Maschine ist.
Auch bei Brennkraftmaschinen der ge nannten Gattung, die mit einem Auflade gebläse arbeiten und bei welchen sich der Rufladedruck je nach dem Betriebszustand ändert, können in besonderen Fällen nicht über den ganzen Betriebsbereich günstige Verhältnisse erreicht werden, weil die Luft drehgeschwindigkeit durch die Schwankun gen des Rufladedruckes zusätzlich beeinflusst wird.
Bei gewöhnlichen Viertaktmaschinen kann man zwar durch Veränderung des Ruf ladedruckes die Luftdrehung um die Zylin derachse nur wenig ändern, da die Luftein- trittsgeschwindigkeit in den Zylinder haupt sächlich von der Kolbengeschwindigkeit, also von der Motordrehzahl und nicht vom Ruf ladedruck abhängig .ist. Bei Zweitaktmaschi- nen und bei Viertaktmaschinen, bei denen zwischen Auslass- und Einlasstakt eine Spül periode vorgesehen ist, wie dies z.
B. bei den meisten Maschinen mit Abgasturboaufladung der Fall ist, liegen die Verhältnisse aber anders. Während der Durchspülung stellt sich die Luftgeschwindigkeit unabhängig von der Motordrehzahl entsprechend der Auflade- druckhöhe ein. Hierdurch erhält der Ruf ladedruck einen bestimmten Einfluss auf die am Schluss vorhandene Wirbelgeschwindig keit.
Die Erfindung ermöglicht, alle diese Schwierigkeiten zu überwinden, indem die Lufteinlassglieder selbsttätig, in Abhängig keit von einer Betriebsgrösse, z. B. von der Drehzahl oder vom Rufladedruck der Ma schine, verstellbar sind.
Auf der Zeichnung sind Ausführungs beispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 veranschaulicht im Grundriss einen Teil des Zylinderkopfes einer Viertakt reihenmaschine, die mit einer Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Lufteinlass- Schirmventile in Abhängigkeit von der Dreh zahl der Maschine versehen ist, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind.
Fig. 2 veranschaulicht im Grundriss einen Teil des Zylinderkopfes einer Viertaktreihen- maschine, die mit einer Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung der Lufteinlass- Schirmventile in Abhängigkeit vom Ruf ladedruck versehen ist, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind.
Fig. 3 stellt eine besondere Ausführungs form eines einstellbaren Lufteinlass-Schirm- ventils im senkrechten Schnitt nach der Li nie A-$ der Fig. 4 dar.
Fig. 4 veranschaulicht das Ventil nach Fig. 3 im waagrechten Schnitt nach der Li nie C-D der Fig. 3.
Bei der Viertakt-Reihenbrennkraftma- schine nach Fig. 1 sind im Zylinderkopf 1 die zu den Zylindern 2, 3 gehörenden, die Lufteinlassglieder bildenden Lufteinlassven- tile 4, 5 mit den die Luft richtenden Schir men 6, 7, sowie die Auslassventile 8, 9 an geordnet. Die Schirme bewirken, dass die durch die Ventile eintretende Luft eine Dreh bewegung um die Zylinderachse erhält.
An den Spindeln 10, 11 der Schirmventile bil denden Einlassventile 4, 5 sind Hebel 12, 13 angebracht, mit deren Hilfe die genannten Ventile gedreht, also verstellt werden kön nen. An den Hebeln 12, 13 sind Teile 14, 15 befestigt, die Zapfen 16, 17 umgreifen. Diese Zapfen sind an einer allen Zylindern gemein samen, das Regelglied bildenden Regelstange 18 angeordnet.
Da die Ventile 4, 5 nur in geöffneter Stellung gedreht werden können und niemals alle Ventile gleichzeitig geöff net sind, sind die Teile<B>14,</B> 15 durch Blatt federn gebildet, die paarweise an den Hebeln 12, 13 befestigt sind. Wird die Regelstange 18 verschoben, so nimmt der betreffende Zapfen 16 oder 17 ihn umgreifende Teile 14 oder 15 mit, so dass das entsprechende Ventil gedreht wird, während der betreffende Zin ken einer zu einem geschlossenen Ventil ge hörigen Gabel lediglich durchgebogen wird. Die Teile 14, 15 bilden zwischen die Regel stange und die Ventilspindeln eingeschaltete nachgiebige Zwischenglieder.
Die Regelstange 18 ist mit einem Kol ben 19 verbunden, der in einem am Zylinder- kopf 1 angeordneten Steuerzylinder 20 be wegbar ist, und ist in der an dem genannten Zylinder vorgesehenen Buchse 21 geführt. Gegen den Kolben 19 wirkt einerseits die in Fig. 1 an der linken Kolbenseite innerhalb des Zylinders 20 angeordnete Feder 22, anderseits der Druck :einer Regelflüssigkeit, der in dem an der rechten Seite des Kolbens 19 befindlichen Raum 23 des Zylinders 20 zur Wirkung kommt. Von der Brennkraft- maschine wird unmittelbar eine umlaufende Pumpe 24 angetrieben. Das Saugrohr 25 die ser Pumpe taucht in einen Vorrat der Regel flüssigkeit, der sich in einem Behälter 26 be findet.
Das Druckrohr 27 der Pumpe 24 ver zweigt sich in zwei Leitungen 28 und 29. Die Leitung 28 ist an den Raum 23 des Zylin ders 20 angeschlossen. Die Leitung 29 er streckt sich in den Vorratsbehälter 26. In der Leitung 29 ist ein kalibrierter, verengter Drosselkanal 30 vorgesehen.
Die Wirkungsweise der Ausführungs form nach Fig. 1 ist folgende: Bei einer bestimmten Maschinendrehzahl wird in dem Raum 23 des Zylinders 20 ein bestimmter Druck hervorgerufen, der von der Drosselwirkung abhängt, die beim Hindurch treiben der von der Pumpe 24 geförderten Regelflüssigkeit durch den verengten Kanal 30 auftritt. Der Kolben 19 nimmt daher im Zylinder 20 mit Rücksicht auf die Spannung der Feder 22 eine bestimmte Stellung ein, welcher eine bestimmte Winkelstellung der Schirme 6, 7 der mit Hilfe der Regelstange 18 und der Hebel 12, 13 drehbaren Einlass- ventile 4, 5 entspricht.
Wenn sich die Ma schinendrehzahl beispielsweise erhöht, nimmt die Drosselwirkung des Kanals 30 zu, so dass sich der Druck im Raum 23 des Zylin ders 20 erhöht. Infolgedessen wird der Kol- hen 19 nach links in Ffg. 1 geschoben, so dass unter Vermittlung der Regelstange 18 und der Hebel 12, 13 die Einlassventile 4, 5 ge dreht werden und die Winkelstellung der Schirme 6, 7 geändert wird. Entsprechend jeder Maschinendrehzahl entsteht daher im Raum 23 ein bestimmter Druck, der die Winkelstellung der Schirme 6, 7 beeinflusst.
Auf diese Weise ist entsprechend der Cha rakteristik der Regelfeder 22 jeder Drehzahl ein bestimmter Hub des Kolbens 19 und da mit eine bestimmte Schirmeinstellung zuge ordnet. Je nach der Stellung der Schirme. ist die Drehgeschwindigkeit der Luft im Zy linder eine andere.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh- rungsform erfolgt die Änderung der Winkel stellung der vorher erwähnten Ventilschirme selbsttätig in Abhängigkeit von dem Auf ladedruck.
Da der in diesem Fall zur Steue- rung der Regelvorrichtung zur Verfügung stehendeAufladedruch gewöhnlich nur wenige Zehntelatmosphären beträgt, ist die Regel- vorrichtung bei der Ausführungsform nach Fig. 2 derartig ausgebildet, dass diese Vor richtung mit Servowirkung arbeitet.
Die Anordnung und Ausbildung der Teile 1 bis 18 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 im allgemeinen die gleiche wie bei derjenigen nach Fig. 1.
In dem an dem Zylinderkopf 1 angeord neten Servozylinder 31 (Fig. 2) ist der an der linken Seite durch eine Steuerfeder 32 belastete Servomotorkolben 33 bewegbar, der an beiden Seiten hülsenförmige Kolbenstan- genansItze 34 und 35 trägt. Der Kolben stangenansatz 35 ist mit einer durchlaufen den achsialen Bohrung 36 versehen.
In einer achsialen Bohrung 37 des Ansatzes 34 ist die oben beschriebene Regelstange 18 mittels eines Stiftes 38 befestigt. Der längere Kol- benstangenansatz 35 ist in einem gleich achsig zum Servozylinder 31 angeordneten Regelzylinder 39 verschiebbar. In der Boh rung 36 des Ansatzes 35 ist ein Regelkolben schieber 40 verschiebbar. Dieser Kolben schieber hat zwei genau in die Bohrung 36 des Ansatzes 35 passende Verdickungen 41 und 42, die durch einen dünneren, stangen artigen Teil 43 miteinander verbunden sind.
Die Verdickung 41 ist voll ausgebildet und steuert mit ihren Kanten 43 und 44 Schlitze 45, die in dem Ansatz 35 vorgesehen sind. Die Verdickung 42 dient nur als Führung und weist an ihrer Oberfläche Längsrillen 46 auf, welche ein Vorbeiströmen der zum Be- trieb der Regelvorrichtung dienenden Auf ladeluft gestatten.
Der Kolbenschieber 43 ist mit einem zapfenartigen Ansatz 47 versehen, der in die Bohrung 37 des Ansatzes 34 hineinragt und an seinem freien Ende einen Querstift 48 trägt.. Dieser Querstift. greift durch Längs schlitze 49, die in dem Kolbenstangenansatz 34 vorgesehen sind. Auf dem Kolbenstangen ansatz 34 ist ein Teller 50 verschiebbar. In dem die oben angeführte Feder 32 enthalten den Raum 51 links vom Servokolben 33 ist ferner eine Regelfeder 52 angeordnet. wel che den Teller 50 gegen den Querstift 48 zu drücken sucht.
Der Kolbenschieber 40 stützt sich daher unter Vermittlung des Querstiftes -18 und des Tellers 50 an der Regelfeder 52 ab.
Der die Federn 32 und 52 enthaltende Raum 51 des Servozylinders 31 ist durch eine Bohrung 53 mit der Aussenluft, verbunden. An den rechts neben dem Ansatz 35 befind lichen Raum 54 des Regelzylinders 39 ist eine Leitung 55 angeschlossen, die zur Zu führung von Aufladeluft dient. Der rechts neben dem Servokolben 33 befindliche Raum 56 des Servozylinders 31 kann mit Hilfe der Steuerkanten 43 und 44 der Verdickung 41 entweder mit dem Raum 51 oder mit dem Raum 54 verbunden werden.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 wirkt wie folgt: Erhöht. sich im Raum 54 der Ruflade druck, so drückt er den Regelkolhenschieber 40 unter Zusammenpressung der Feder 52 nach links. Hierbei gibt die Steuerkante 44 die. Schlitze frei, so daB Aufladeluft in den Raum 56 gelangt.
Durch den Druck dieser Aufladeluft wird der Servomotorkolben 33 entge-en der 'Virkung d(#r Feder<B>32</B> so weit nach links verschoben, bis die Schlitze 45 wiedür geschlossen sind. Unter #'crrryiitllurig der Regelstange 18 und der oben beschriebe nen Hebel 12, 13 werden daher die Ventil schirme 6, 7 in entsprechender Weise ein gestellt.
Der Servomotorkolben 33 folgt. in der beschriebenen Weise dem Regelkolben schieber 40 bis in die Stellung, in der die Wirkungen des Aufladedruckes und der Regelfeder 52 ausgeglichen sind.
Sinkt der Aufladedruck, so schiebt die Regelfeder 52 den Regelkolbenschieber 40 nach rechts, so dass die Steuerkante 43 die Schlitze 45 freigibt. Die Druckluft kann nun vom Raum 56 zum Raum 51 und von dort durch die Öffnung 53 ins Freie strömen. Die Fader 32 schiebt hierbei den Servomotor- lsolben 33 so lange nach rechts, bis entspre chend der neuen Lage des Regelkolbenschie- bers 40 die Schlitze 45 wieder geschlossen werden.
Es werden daher unter Vermittlung des oben beschriebenen Gestänges auch die Ventilschirme 6, 7 in entsprechender Weise eingestellt. Auf die geschilderte Weise ist es ermöglicht, eine jedem Aufladedruck entspre- chende Einstellung der Regelstange 18 und damit eine bestimmte Einstellung der Schirm- ventile 4, 5 selbsttätig in Abhängigkeit vom Aufladedruck zu erzielen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 wird ,die Bewegung von der oben be schriebenen Regelstange unter Vermittlung der gewöhnlichen, zum Schliessen des Schirm ventils dienenden Ventilschliessfeder auf das betreffende Schirmventil übertragen.
In der am Zylinderkopf 1 vorgesehenen Führung 57 (Fig. 3) ist die Spindel 111 eines der Schirmventile der oben erwähnten Art drehbar und verschiebbar gelagert. Am obern Ende der Spindel 10 ist mit Hilfe des an derselben vorgesehenen Gewindes 58 und der Muttern 59 ein oberer Teller 60 für die schraubenförmig gewundene Feder 61 des Schirmventils unverdrehbar befestigt. Der Teller 60 stützt sich unter Vermittlung der l@eder 61 auf den untern Teller 62 ab.
Beide Teller 60, 62 sind gegenüber der Feder 61 dadurch gegen Verdrehung gesichert, dass die abgebogenen Enden 63, 64 der genannten Feder durch Lücken 65, 66 der Teller 60, 62 greifen. Der untere Teller 62 ist auf einem Ansatz 67 des Zylinderkopfes 1 drehbar und trägt einen Hebel 68. Der Hebel 68 ist am freien Ende in Form einer Gabel 69 ausge bildet, welche über einen der oben beschriebe- neu Zapfen, z. B. über den Zapfen 16 der Regelstange 18 greift.
Bei der. Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 können besondere federnde Zwischen glieder nach Art der in Fig. 1 und 2 dar gestellten Blattfedern 14, 15 zwischen der Regeltange und den zu drehenden Ventil schäften wegfallen, da die in jedem Fall vor handene Belastungsfeder 61 benutzt wird, uni das Drehmoment von dem Hebel 68 nachgiebig auf den Ventilschaft 10 zu über- tragen und demzufolge das nachgiebige Zwi schenglied bildet.
Bei mechanisch von der Brennkraftma- seliine angetriebenen Aufladegebläsen kann durch eine Regelung der Einlassglieder in Abhängigkeit von der Drehzahl natürlich die gleiche Wirkung erzielt werden, wie durch eine aufladedruckabhängige Verstellung, weil der Aufladedruck meist für jede Drehzahl einen bestimmten Wert hat. Wenn das Aufladegebläse aber fremd angetrieben ist, z.
B. durch eine Abgasturbine, so ist die Re gelung in Abhängigkeit vom Aufladedruck besonders vorteilhaft, weil dieser Druck nicht mehr für jede Maschinendrehzahl :einen festen Wert besitzt. So wird man z. B. bei einer Viertaktmaschine mit von einer Abgasturbine angetriebenem Verdichter die Regelung so ausgestalten, dass bei kleinem Aufladedruck die Luftrichtungsglieder auf starke Drehung eingestellt sind, während sie bei zunehmen dem Aufladedruck im Sinne abnehmender Luftdrehgeschwindigkeit beeinflusst werden.
Die oben beschriebene selbsttätige Ein stellung der Schirmventile kann ununter brochen oder stufenweise in Abhängigkeit von der geschilderten Betriebsgrösse erfolgen.