DE1093619B

DE1093619B - Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Mehrzylindermotoren

Info

Publication number: DE1093619B
Application number: DEB43210A
Authority: DE
Inventors: Pierre Etienne Bessiere
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-01-31
Filing date: 1957-01-22
Publication date: 1960-11-24
Also published as: FR75162E; CH342790A; BE554051A; FR1176110A; GB818197A; FR70537E

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Motoren, bei der eine einzige stoßweise Brennstoff fördernde Pumpe mit den Einspritzdüsen mehrerer Zylinder in Verbindung steht, wobei in jede Einzelleitung, die den jeweiligen, mit einem Nadelventil versehenen Einspritzdüsenkörper mit der gemeinsamen Förderleitung der Brennstoffpumpe verbindet, ein elektromagnetisch gesteuertes Absperrorgan eingeschaltet ist, welches jeweils durch die Erregung der Magnetspule geschlossen gehalten wird.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist das Absperrorgan als Schieber ausgebildet, welcher in einer quer zur Einspritzleitung angeordneten Bohrung gleitet. Dies hat den Nachteil, daß der Schieber durch den Brennstoffdruck an seine Führungsbohrung angepreßt wird und unkontrollierbaren Reibungskräften ausgesetzt ist. Außerdem wird der Magnetfluß in der Schließstellung des Schiebers nicht geschlossen, so daß eine verhältnismäßig hohe magnetische und elektrische Leistung zum Halten des Schiebers in dieser Stellung benötigt wird.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung, die darin besteht, daß jedes Absperrorgan axial im Öffnungssinn von dem Brennstoff druck beaufschlagt ist und von dem im entgegengesetzten Sinn wirkenden Magnetfluß dadurch geschlossen gehalten wird, daß ein mit dem Absperrorgan verbundener Anker auf den ortsfesten Magnetpolen des Elektromagneten ruht und dessen Magnetfluß schließt, solange der Erregerstrom einen bestimmten Wert nicht unterschreitet.

Durch die axiale Beaufschlagung des Absperrorgans werden Reibungskräfte weitgehend vermieden, so daß der Öffnungsvorgang ohne Verzug stattfinden kann. Im Sinn eines möglichst raschen öffnens wirkt auch das zweite, mit dem genannten Merkmal der axialen Druckbeaufschlagung untrennbar verbundene zweite kennzeichnende Merkmal, wonach der Anker in der Schließstellung auf den Polen des Elektromagneten aufliegt. Dadurch genügt es, daß die Zugkraft des Magneten infolge einer Schwächung oder einer Unterbrechung des Erregerstromes nur wenig nachläßt, damit der ansteigende Brennstoffdruck den Anker abhebt, worauf das Absperrorgan plötzlich geöffnet wird, weil die Zugkraft des Magneten sehr rasch nachläßt, sobald zwischen Anker und Magnetpolen der geringste Luftspalt entstanden ist. Auch ist die magnetische Leistung zum Halten des Ankers geringer; abgesehen von der Stromersparnis und dem geringeren Bauaufwand besitzen die beweglichen Teile geringere Massenträgheit, und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann deshalb auch bei schnell laufenden Motoren angewendet werden.

Es ist noch zu erwähnen, daß in der älteren deutschen Patentanmeldung B 42111 Ia/46c² bereits eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
für Mehrzylindermotoren

Anmelder:
Pierre Etienne Bessiere, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann,

Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 31. Januar und !.August 1956

Pierre Etienne Bessiere, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem durch ein Druckmittel verstellbaren Organ, auf welches das Druckmittel entgegen der Sperrwirkung einer magnetischen Verriegelung einwirkt, geschützt ist, bei welcher zur magnetischen \^rerriegelung ein Magnetkörper mit offenem Mantelkern und Mittelbutzen und ein in der Verriegelungsstellung an beiden Polen (Mantel und Mittelbutzen) ohne Luftspalt anliegender Anker dient, so daß der Magnetfluß in der Verriegelungsstellung über den Anker geschlossen ist. In jenem Fall ist der Magnet vorzugsweise ebenfalls als Elektromagnet ausgebildet.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung für einen Vierzylindermotor;

Fig. 2 und 3 zeigen die der Vorrichtung der Fig. 1 angehörenden elektromechanischen Steuerungen zur zyklischen Steuerung der verschiedenen elektromagnetischen Riegel dieser Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft in allen Fällen benutzt werden, in welchen wenigstens zwei Zylinder mit gegeneinander verschobenen Arbeitsspielen durch Einspritzung von ein und demselben Zylinder einer Einspritzpumpe gespeist werden sollen, und zwar ganz gleich, ob es sich um einen Dieselmotor oder um einen Motor mit Zündung durch Zündkerzen und um einen Viertaktmotor oder Zweitaktmotor handelt.

009 649/136

Bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß ein im Viertakt arbeitender Vierzylinder-Dieselmotor durch eine Einspritzpumpe mit einem einzigen Zylinder gespeist werden soll, welche z. B. in der in Fig. 1 dargestellten Weise ausgebildet ist.

Gemäß dieser Figur weist die Pumpe ein Gestell 1 auf, in welchem die Antriebswelle 2 der Pumpe untergebracht ist, welche z. B. mittels eines Nockens 3 und eines Stößels 4 einen Kolben 5 steuert, welcher in einem Zylinder 6 arbeitet. Dieser Zylinder ist mit Brennstoffeinlaßöffnungen 7 versehen, durch welche der Brennstoff in den Zylinder 6 eintritt, wenn sich der Kolben 5 in seiner untersten Stellung befindet, d. h. in der in Fig. 1 dargestellten Stellung. Ferner ist der Zylinder 6 der Pumpe mit einem Druckventil 8 versehen, durch welches hindurch der Brennstoff in die Druckleitung 9 durch den Kolben 5 gefördert wird, nachdem dieser bei seiner Aufwärtsbewegung die Einlaßöffnungen 7 verschlossen hat. Die Druckleitung 9 mündet in einen Verteiler 10, an welchen vier Leitungen Ho, 116, lic und 11 d angeschlossen sind, deren jede mit einem Einspritzdüsenkörper 12 verbunden ist, welcher an einem der Zylinder des Vierzylindermotors angebracht ist.

Da der betrachtete Motor ein Viertaktmotor ist, folgen sich die Einspritzungen in die verschiedenen Zylinder in bezug auf die Drehung der Motorwelle in Winkelabständen von 180°. Wenn die Welle 2 der Pumpe 1 mit der halben Geschwindigkeit der Motorwelle angetrieben wird, müssen daher die Förderzeiten der Pumpe in bezug auf die Drehung der Welle 2 in Winkelabständen von 90° aufeinanderfolgen. Der auf der Welle 2 befestigte Nocken 3 hat daher eine Form, welche vier Brennstofförderungen für eine volle Umdrehung der Welle 2 bewirkt.

Natürlich soll bei jeder Förderung der Pumpe 1 nur eine einzige der vier mit dieser Pumpe verbundenen Düsen die Einspritzung des Brennstoffs in den entsprechenden Zylinder vornehmen, während in den anderen Zylindern keine Einspritzung erfolgen darf.

Eine Leitung 13, welche in jedem Einspritzdüsenkörper 12 zu der nicht dargestellten Nadel führt, wird mit der Leitung 9, 10, 11 des unter Druck stehenden Brennstoffs über ein Ventil 14 in Verbindung gesetzt, welches durch einen elektromagnetischen Riegel in der Stellung blockiert wird, in welcher es jede Verbindung zwischen der Einspritzpumpe 1 bis 8 und dem Einspritzdüsenkörper 12 unterbricht, d. h. in dem dargestellten Fall zwischen den Leitungen Ho und 13, außer während der Zeit, während welcher die Einspritzung gerade in den Motorzylinder erfolgen soll, an welchem der betreffende Düsenkörper 12 angebracht ist. Das Ventil 14 ist so ausgebildet, daß der Druck des von der Einspritzpumpe 1 bis 8 geförderten Brennstoffs es zu öffnen sucht, so daß der Brennstoff frei in die Leitung 13 gelangen kann, sobald der elektromagnetische Riegel das Ventil 14 freigibt.

Das Ventil 14 und sein elektromagnetischer Riegel können in einem aus einem magnetischen Werkstoff bestehenden seitlichen Ansatz 15 des Düsenkörpers 12 untergebracht werden.

Der elektromagnetische Riegel besteht aus einer Spule 16, welche im eine in dem Ansatz 15 ausgearbeitete Kreisnut so eingelassen ist, daß die Spule 16 mit den sie umgebenden magnetischen Wänden einen Elektromagneten mit Kreispolen bildet, welcher konzentrisch die Bohrung umgibt, in welche der Schaft des Ventils 14 eingesetzt ist, sowie aus einem ebenfalls aus magnetischem Werkstoff bestehenden Anker 17, welcher eine Scheibe bildet, welche in ihrer Mitte mit dem Schaft des Ventils 14 fest verbunden ist. Die Scheibe des Ankers 17 weist nicht dargestellte durchgehende Löcher auf, welche ihren aerodynamischen Widerstand verringern. Eine Rückholfeder 18 führt das Ventil 14 in seine Schließstellung zurück, in welcher der Anker 17 während des Ansaugezyklus der Brennstoffpumpe, d. h. während der Zeit, während welcher der Brennstoff nicht in die Leitung 9, 10, 11 gefördert wird, an den Polen des Elektromagneten mit der Spule 16 anliegt.

Die besondere Ausbildung des Ventils in Form eines Kolbens 14, welcher in einem mit der Leitung 11a verbundenen Zylinder 19 arbeitet und für die öffnung des Ventils in diesem Zylinder 19 eine mit der Leitung 13 in Verbindung stehende seitliche Öffnung freilegt, gestattet die Vermeidung eines Luftspalts in dem elektromagnetischen Riegel, ohne daß die Dichtigkeit des Ventils durch normale Abnutzung beeinträchtigt wird. Das gleiche Ergebnis kann bei Ausbildung des Ventils als Nadelventil erhalten werden, wenn man zwischen diesem und dem Anker des Riegels eine Verbindung mit selbsttätiger Aufholung des Spiels vorsieht.

Solange die Spule 16 von einem Strom genügender Stärke durchflossen wird, ist der über die Leitung 11 α auf die Unterseite des Kolbens 14 ausgeübte Druck des Brennstoffs nicht ausreichend, um den Anker 17 von dem Elektromagneten 16 abzuheben und das Ventil 14 zu öffnen. Wenn dagegen zu einem gegebenen Zeitpunkt der die Spule 16 durchfließende Strom geschwächt oder unterbrochen wird, öffnet der von der Einspritzpumpe 1 bis 8 geförderte, unter Druck stehende Brennstoff das Ventil 14 und gelangt so zu der Düsennadel, welche sich unter der Einwirkung dieses Drucks öffnet und die Einspritzung in den Motorzylinder gestattet.

Ein elektrisches Steuerorgan, welches z. B. die Form eines drehbaren Umschalters 20 (s. Fig. 2) hat, dient dazu, die verschiedenen magnetischen Riegel unwirksam zu machen, wobei jeder Riegel gerade während der Zeit zeitweilig außer Betrieb gesetzt wird, während welcher die Einspritzung in den betreffenden Zylinder erfolgen soll.

Dieses Steuerorgan kann auf verschiedene Weise wirksam werden, um nacheinander die elektromagnetischen Riegel unwirksam zu machen. So kann das Steuerorgan während einer gewissen Zeit den Erregerstrom unterbrechen, welcher normalerweise in den (in Fig. 2 mit 16 a, 165, 16 c und 16 d bezeichneten) Spulen fließt. Anstatt den Erregerstrom zu unterbrechen, kann es genügen, ihn durch Einschaltung eines Widerstandes zu schwächen, um so die Zahl der Amperewindungen des zeitweilig unwirksam zu machenden elektromagnetischen Riegels zu verringern. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann man zeitweilig mittels des Steuerorgans einige entmagnetisierende Windungen mit Strom speisen.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform erhält man stets dieUnterdrückung der Verriegelungswirkung gerade während der Zeit, während welcher die betreffende Düse die Einspritzung des Brennstoffs in den Motorzylinder vornehmen soll.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß der Umschalter der Reihe nach den Erregerkreis der verschiedenen Spulen unterbricht. Hierfür weist der Umschalter vier leitende Zonen 21 a, 21 b, 21 c und 21 d auf, auf welchen Bürsten schleifen, welche in den Einzelstromkreis einer jeden Spule 16a, 16 b, 16 c und 16 d eingeschaltet sind, wobei diese Spulen parallel an einen Pol einer Strom-

Claims

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quelle 22 angeschlossen sind, deren anderer Pol durch in der Leitung 9, 10 11 augenblicklich unterbrochen

eine Bürste 23 mit den vier leitenden Zonen 21 α, 21 b, und den Ventilen 14 ermöglicht wird, sich wieder zu

21c und 21 d verbunden wird. Jede leitende Zone ist schließen.

auf eine gewisse Umfangslänge unterbrochen, und die Der durch die öffnung 32 austretende Brennstoff

so hergestellten Zwischenräume sind entsprechend der 5 wird durch eine nicht dargestellte Leitung in den

Verschiebung gegeneinander versetzt, welche zwi- Brennstoffbehälter oder in die Ansaugeleitung der

sehen den Zeiten der Einspritzung des Brennstoffs in Pumpe 1 bis 8 zurückgeführt.

die verschiedenen Zylinder herzustellen ist. Der Um- Der Erregerstrom der Spule 25 kann auf beliebige

schalter 20, welcher auf der Welle 2 sitzen kann, un- geeignete Weise gesteuert werden. Zweckmäßig wird

terbricht somit bei seiner Drehung nacheinander den io jedoch hierfür ein drehbarer Umschalter (Fig. 3) be-

Erregerstrom in jeder Spule 16a, 16 b, 16c und 16d, nutzt, welcher durch eine ortsfeste Bürste 33 gebildet

und zwar gerade in dem Augenblick, in welchem jeder wird, welche auf einer von dem Motor in Umdrehung

Riegel unwirksam gemacht werden soll. versetzten Walze schleift. Diese Walze besitzt eine

Natürlich kann man an Stelle des Umschalters auch leitende Oberfläche 34, welche mit der Bürste 33 den durch Nocken oder andere geeignete Mittel gesteuerte 15 Speisekreis der Spule 25 schließt. Die leitende Ober-Schalter benutzen. fläche 34 ist durch isolierende Zwischenräume 35 un-

Diie obige Brennstoffeinspritzvorrichtung arbeitet terbrochen, deren Zahl gleich der Zahl der getrennten

folgendermaßen: Einspritzungen ist, welche die Walze je Umdrehung

Während einer vollen Umdrehung der Welle 2, steuern soll, d. h. bei dem dargestellten Fall, in welwelche zwei Umdrehungen der Motorwelle entspricht, 20 chem die Walze von der auch den Nocken 3 der Pumpe führt die Einspritzpumpe 1 bis 8 vier Förderhübe aus. antreibenden Welle 2 angetrieben wird, beträgt die Während der Dauer eines jeden Förderhubes wird nur Zahl dieser Zwischenräume vier. Die Ränder eines das Ventil 14 eines der vier Einspritzdüsen entriegelt, jeden Zwischenraumes 35 sind zueinander parallel und so daß die Einspritzung jedesmal nur in einen ein- liegen schräg zu den Erzeugenden der Walze. Diese zigen Motorzylinder erfolgt. Sobald der Druck des 25 Zwischenräume sind gegenüber den isolierenden Zwi-Brennstoffs auf die Unterseite des Kolbens 14 aufhört, schenräumen der leitenden Zonen 21 a, 21 b, 21 c und was entweder am Ende des Förderhubes oder auch 21 d des Umschalters 20 (Fig. 2) so angeordnet, daß infolge der Öffnung eines Überströmauslasses statt- die Unterbrechung des Stroms in der Spule 25 im allfindet, führt die Rückholfeder 18 das betreffende Ven- gemeinen nach der L^Tnterbrechung des Stroms in jeder til 14 in die Schließstellung und somit den Anker 17 3° Spule 16 a, 16 b, 16 c und 16 a* der verschiedenen Düsen gegen den Elektromagneten 16 zurück, wo er infolge und nach dem Beginn des Förderhubes der Pumpe der Wiederherstellung des Erregerstroms durch die erfolgt. Der genaue Zeitpunkt, zu welchem die Unterentsprechende Spule von neuem der Anziehungskraft brechung des Erregerstromes in der Spule 25 erfolgt, unterworfen ist. und somit die von jeder Düse eingespritzte Brennstoff -

Um die Voreilung der Einspritzung zu verändern, 35 menge können entweder durch die Verstellung der

kann man in der üblichen Weise die Winkelstellung Walze auf ihrer Achse 2 gegenüber der Bürste 33 (wie

der Welle 2 gegenüber der Motorwelle verändern, wo- in Fig. 3 gestrichelt angegeben) oder durch Verstel-

durch gleichzeitig die Winkelstellung des Steuernok- lung der Bürste 3 parallel zur Achse der Welle 2

kens 3 der Pumpe und die Stellung des Umschalters gegenüber der dann auf der Welle 2 festbleibenden

20 verändert wird. 4° Walze verändert werden.

Die Regelung der jedesmal in einen Motorzylinder Diese Verstellung kann entweder selbsttätig z. B. eingespritzten Brennstoffmenge kann auf beliebige mittels eines üblichen Systems zur Geschwindigkeits-Weise erfolgen, z. B. durch die Betätigung eines Ven- regelung oder nach Belieben von der Bedienungsperson tils, welches eine Überströmöffnung in der Brenn- des Motors vorgenommen werden, z. B. mittels eines Stoffspeiseleitung der betreffenden Düse steuert. ⁴^ Handgriffs oder eines Pedals.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungs- Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden,

form wird ein derartiges mit 24 bezeichnetes Ventil So kann man z. B. die verschiedenen Ventile 14, an-

in der Förderleitung der Brennstoffpumpe vor oder an statt sie an den entsprechenden Düsenkörpern anzu-

der Stelle angeordnet, an welcher sich die einzige Lei- bringen, an dem Verteiler 10 gruppieren, wobei man

tung 9 in mehrere Leitungen 11a, 116, lic, Hd teilt, 50 sie die Verbindung desselben mit den Leitungen 11a,

deren jede den Brennstoff zu einem Einspritzdüsen- Hb, lic und lld steuern läßt, welche dann unmittel-

körper 12 führt, d. h. bei dem dargestellten Fall an bar zu den Nadeln der verschiedenen entsprechenden

dem Verteiler 10. Düsen führen.

Dieses Ventil 24 wird auf seinem Sitz durch einen

Elektromagneten gehalten, welcher durch eine Spule 55 Patentansprüche:
25 gebildet wird, welche in einen Halter aus einem

magnetischen Werkstoff 26 eingebaut ist, welcher so 1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Motoren, zwei konzentrische kreisförmige Pole 27, 28 bildet, bei der eine einzige stoßweise Brennstoff fördernde welche mit einem Anker 29 zusammenwirken, auf Pumpe mit den Einspritzdüsen mehrerer Zylinder welchen in der gleichen Richtung die Anziehung des ^6o in Verbindung steht, wobei in jede Einzelleitung, Elektromagneten 25-26 und die Kraft einer Rückhol- die den jeweiligen, mit einem Nadelventil verfeder 30 wirken. Solange die Spule 25 von einem Er- sehenen Einspritzdüsenkörper mit der gemeinregerstrom bestimmter Stärke durchflossen wird, samen Förderleitung der Brennstoffpumpe verbinschließt das Ventil 24 die Überströmöffnung 31 des det, ein elektromagnetisch gesteuertes Absperr-Verteilers 10 (Fig. 1); wenn jedoch der die Spule 25 ⁶5 organ eingeschaltet ist, welches jeweils durch die durchfließende Strom geschwächt oder unterbrochen Erregung der Magnetspule geschlossen gehalten wird, öffnet sich das Ventil 24 und läßt den Brenn- wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrstoff durch diese öffnung 31 und eine zweite hinter organ axial im öffnungssinne von dem Brennstoffdem Ventil 24 liegende öffnung 32 austreten, wodurch druck beaufschlagt ist und von dem im entgegendie Einspritzung infolge des plötzlichen Druckabfalls 70 gesetzten Sinne wirkenden Magnetfluß dadurch

geschlossen gehalten wird, daß ein mit dem Absperrorgan verbundener Anker (17) auf den ortsfesten Magnetpolen (27, 28) des Elektromagneten ruht und dessen Magnetfluß schließt, solange der Erregerstrom einen bestimmten Wert nicht unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil durch einen Kolben (14) gebildet wird, welcher mit dem beweglichen Anker (17) fest verbunden ist und in einem Zylinder (19) gleitet, welcher mit der unter Druck stehenden Brennstoffleitung in Verbindung steht und in welchem seitlich eine öffnung der zum Einspritznadelventil führenden Leitung (13) angeordnet ist, welche in der Schließstellung von dem Kolben (14) abgedeckt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) in dem Einspritzdüsenkörper angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der gemeinsamen Brennstoffleitung (9, 10), und zwar hinter dem gemeinsamen Zylinder der Pumpe (1 bis 8) und vor der Stelle, an der sich diese Brennstoffleitung (9,10) in so viele Einzelleitungen (11a, 11 b, lic, lld) teilt, als mit dem Brennstoff zu speisende Einspritzdüsen (12) vorliegen, ein an sich bekanntes elektromagnetisch verriegelbares und eine Überströmöffnung (31) steuerndes Ventil (24) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (24) an einer Sammelleitung (10) angebracht ist, welche einerseits mit der Förderleitung (9) der gemeinsamen Pumpe (1 bis 8) und andererseits mit den die verschiedenen Einspritzdüsen (12) versorgenden Leitungen (11 a, 11 b, 11 c, 11 d) in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 868 461;
britische Patentschrift Nr. 740178.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 649/136 11.60