DE1962222A1

DE1962222A1 - Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzung bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1962222A1
Application number: DE19691962222
Authority: DE
Inventors: Harding John Kammerer
Original assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Current assignee: Dowty Technical Developments Ltd
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1970-07-09
Also published as: SE351893B; FR2026017A1; GB1281693A; US3625191A; NL6918727A

Description

4«0 Hem«, 800« München 25,

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FaL-An*. H.rrminn-Tr.ntepohl DiDl.-PhVS. Eduard ΒβΙΖίθΓ Fernsprecher: 398011

Fernsprecher: 509 30 WW JP 8017

⁵¹⁵⁶² Dipl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl ^39ΓΜϊ

Telsgrammanschrift: batcmtamia/xitc Telegrammanschrift Bahrpatente Herne ^FAI tNIANWALIt Babetzpat München Telex 08 229 853 Telex 05 245 42

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j y β J J J J Bayrliche Vereinsbank München 952287

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Postscheckkonto Dortmund 55868

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Ref.: A 21 640

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Zuschrift bitte nach:

Dowty Technical Developments Limited, Brockhampton Park, Brockhampton, Cheltenham, England

Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzung bei mehrzylindrigen

Brennkraftmas chinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine solche Vorrichtung zur Verwendung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit Fremdzündung.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine dine integrierte Einheit, die aus zwei leicht trennbaren Seilen geformt ist, deren erster Teil eine Antriebswelle zur Verbindung mit dem Motor, eine Brennstoffpumpe, eine Brennstoffzumeßeinrichtung und ein Verteilerventil zur Verteilung zugemessenen Brennstoffs an die Einspritzaggreg&te dee Motors aufweist und deren

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zweiter Teil Regeleinrichtungen, die auf die Arbeitsbedingungen des Motors ansprechen, sowie einen mechanischen Einsteller umfaßt _t der durch die Regeleinrichtungen eingestellt ist, wobei die Befestigung der beiden Teile aneinander derart gewählt ist, daß der Einsteller an die Meßeinrichtung zur Einstellung der letzteren entsprechend den Arbeitsbedingungen der Maschine angeschlossen wird. Erfindungegemäß wird es möglich, eine genormte Brennstoffpumpe und Brennstoffmeßeinrichtung zu schaffen und sie an eine Regeleinrichtung zu befestigen, die auf einen gewünschte Motorarbeitszustand oder Motorarbeitszustände anspricht. Auf diese Weise kann die Brennstoffeinspritzvorrichtung leicht mo- W difiziert werden, um besondere Arten des Motorbetriebs zu erreichen, beispielsweise eine große !leistungsabgabe, eine mäßige Leistungsabgabe bei wirtschaftlichem Brennstoffverbrauch oder ein sauberes Abgas.

Die Brennstoffzumeßeinrichtung kann einen ÜFre!kolben, der mit verstellbarem Hub beweglich ist, sowie ein Umschaltventil zum Zuführen -won Brennstoff von der Pumpe aufweisen, um abwechselnde Bewegung des Kolbens hervorzu-rufen und durch den Kolben verdrängten BrennstoiP an das Verteilerventil zu geben.

Sie ümsßfeal'ßventil- und die Yerteilerventilfunktionen können durch einen einzigen Rotarvhahn ausgeführt werden, der sit der ) Antriebswelle verbunden ist.

Der meehasiseM© Einsteller im zweiten Teil kann Einrichtungen aufweisen«* \w einen Anschlag im ersten Teil zu verstellen, der den Hüb des Kolbens bestimmt.

HIs Regele£ns?lc&inmg kann so angeordnet eeiB§ dmS sie &uf «ine beliebige insahl von MotorarbeitaEiietändtn -fsaprieht, beispielsweise einen lutoreinlaSeammelleittmgedrueks «I@n Druck I*r gebuügaluft und den Gegendruck dee Abgases.

l3@iepleiiw@le» AuefUhsungcforü d«*r B^fiMiiBf soll nun anhand

'der bellieg#a&en Ieichaung«n nähsiF eplatttsift "»©rttis.» is der

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Pig. 1 ein Schaltbild einer Brennstoff einspritzvorrichtung nach der Erfindung ist;

Pig. 2 ist ein Längsschnitt durch die in Pig. 1 gezeigte Brennstoffeinspritzvorrichtung und die

Pig. 3 und 4 sind Darstellungen der Stirnventilelementoberfläche und der hiermit zusammenwirkenden statischen Pläche, die in Pig. 2 eingebaut ist.

Diese Zeichnungen werden auch benutzt, um die Erfindung nach der hiermit zusammenhängenden Anmeldung P 19 38 324.5 zu illustrieren.

Es soll aufPig. 1 zunächst Bezug genommen werden. Die Torrichtung soll bei einem Sechszylindermotor mit Fremdzündung Anwendung finden. Brennstoff wird aus dem Brennstofftank 1 durch eine motorisch angetriebene Zahnradpumpe 2 gezogen, ihr Lieferdruck wird durch das Entspannungsventil 3 geregelt, welcher übermäßigen Brennstoff zurück zum Brennstofftank leitet. Eine Drossel bzw. Blende 4 in Reihe mit dem Entspannungsventil 3 sorgt dafür, daß der Lieferdruck der Pumpe 2 mit zunehmender Motorgeschwindigkeit steigt. Der von der Pumpe 2 gelieferte Brennstoff wird an eines der Enden eines Zylinders 5, der einen Preikolben 6 enthält, durch ein Drehumschaltventil 7 gegeben. Brennstoff, der vom andren Ende des Zylinders 5» welches nicht mit Flüssigkeit beaufschlagt ist, verdrängt wird, wird wieder durch das Drehventil 7 an ein Verteilerventil 8 gegeben, welches den Brennstoff an die Injektoren liefert, die den Zylindern des Motors in regelmäßig sich widerholender Sequenz zugeordnet sind.

Der Weg des Preikolbens 6 ist durch zwei Anschläge 9 und 10 begrenzt. Der Anschlag 9 ist von Hand durch einen Hebel 12 verstellbar, wodurch eine für den Startvorgang reiche Mischung erzeugt wird. Der Anschlag wird durch «Lne Nocke 13 zurückgehalten, die durch zwei evak-uierte Balgen 14 und 15 bewergt wird* Der Balgen 14 ist in einem Gehäuse untergebracht und den Motoransaug-•leitungsaameldruck ausgesetzt. Der Balgen 15 ist in ine« äußeren titahause umschlossen und den Gegendruck des Motoraualaßea in der MotorauslaßsawBelleitung ausgesetzt. Während Pig. 1 zeigt, daß

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beide Anschläge 9 und 11 verstellbar sind, so kann erfindungsgemäß einer der Anschläge fest sein und sämtliche Verstellungen aa anderen Anschlag vorgenommen werden.

Das Drehventil 7 und das Verteilerventil 8 sind mechanisch vom Motor aus angetrieben und die Anordnung ist so getroffen, daß bei jeweils zwei vollen Umdrehungen des Motors der Freikolben sich 6 mal zwischen den Anschien 9 und 10 bewegt, um 6 diskreten Brennstoffmengen zu verdrängen. Das Verteilerventil 8 leitet diese sechs diskreten Brennstoffmengen in korrekter Folge an die sechs Injektoren, die den Zylindern des Motors zugeordnet sind. Der Einlaß samm eil ei tungs druck im Motor wird durch Einstellen der Motordrosselung, der Motorgeschwindigkeit und auch dem Druck der umgebenden Atmosphäre bestimmt. Hauptsächlich wird der Druck durch Einstellen der Drossel bestimmt, wodurch dann die Bewegung bestimmt wird, die von den Balgen 14 an die flocke 13 gelegt wird, Gleichzeitig wirkt der Auslaß-gegendruck in Gegenrichtung und reduziert teilweise die durch die Balgen

14 an die Hocke 13 gegebene Bewegung. Hauptfunkt Jen des Balgen

15 ist es, die Charakteristiken der verschiedenen Auslaßsysteme zu kompensieren, die an verschiedenen Motoren wirksam werden könnte} welche mit dem dargestellten Injektorsystee ausgestattet sind. Es ist normal, daß die Injektoren für die Zylinder in der Einlaßsammelleitung unmittelbar benachbart den Zylindersinlaßventilen angeordnet sind und die Periode, über die die Einspritzung des Brennstoffes für jeden Injektor aufrecht erhalten wird, ist vorzugsweise derart gewählt, daß sie mit dem normalen Ansaughub jedes Motorkolbens in seinem Zylinder zusammenfällt. Bei einem Vier- oder Sechszylindermotor kann dafür gesorgt werden, daß die Lieferung der Zahnradpumpe 2 kontinuierlich oder fast kontinuierlich an den einen oder anderen Injektor gegeben wird.

Ee β oll nun auf die Fig. 2, 3 und 4 der Zeichnungen Bezug genommen werden. Diese Zeichnungen zeigen als praktisches Detail die Vorrichtung mit der Schaltanordnung nach Fig. 1. Die Antriebswelle 16 (Flg. 2) steht über das rechte Ende der Vorrichtung hinaus und wird bei halber Motorgeechwindigkeit durch ein Kegelrad-

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getriebe von der Verteilerwelle des Motors angetrieben oder kann alternativ durch, ein mit Zähnen besetztes Band von der Kurbelwelle der nockenwelle angetrieben werden. Innerhalb des Körpers der Vorrichtung ist die .Antriebswelle zum Antrieb der Zahnradpumpe 2 angeschlossen, die normalerweise so angeordnet ist, daß Brennstoff bei einer Geschwindigkeit von etwa dea Vierfachen der Maxieealgeschwindigkeit gepumpt wird, bei der. der Motor normalerweise den Brennstoff verbraucht, wodurch ein adäquater Brennstoff-Überschuß für den Startvorgang geliefert wird. Die Pumpe 2 liefert ihren Brennstoff in eine Kammer 17 innerhalb der Vorrichtung. Der Pumpenlief erdruck wird durch ein in Fig. 2 nicht dargestelltes Entspannungsventil geregelt; dieses ist jedoch wie in Fig. 1 beschrieben angeordnet. Die Welle verläuft zur Ventilkaaaer 17» wo sie mit dea Drehventilelement 18 eines Stirnventils gekuppelt ist. Das Drehelement ist durch, eine Feder 19 und auch durch den Kraftstoffpumpendruck belastet und erfaßt die Ventilsitzfläche 23, die auf dem statischen Element 21 musgebildet ist. Das statische Element besteht zweckmäßig aus einem Teil eines festen Gehäuses der Vorrichtung. Die zusammenwirkenden Flächen 22 und 23 der sich bewegenden und stationären Elemente des Stirnventils sind wie durch die Fig. 4 und 3 dargestellt.

Das Drehventilelement hat sieben in die Fläche 22 hinein offene öffnungen. Sechs dieser öffnungen 24» 25, 26, 27» 28 und 29 liegen auf dem gleichen Vergleichsweise kleinen (Teilkreis und sind voneinander äquidiatant angeordnet. Die verbleibende öffnung

31 ist auf einem Kreis größerer Teilung angeordnet. Die drei öffnungen 24» 26 und 28 durchsetzen völlig das Element 18 und stehen mit der !«meer 17 in Verbindung. Sämtliche der vier öffnungen 25» 27» 29 und 31 erstrecken sich nur teilweis· durch dap Element 18 und find innen saatlieh miteinander über NKanäl·

32 innerhalb de· Element·· 18 verbunden. Die» stationär· Fläohe

23 uafaAt zwei diametral eich gegenübe»t«h*nde öffnungen 33 und auf dem Kreie kleinerer Teilung eovie eeohe im gleichen Abstand angeordnet· öffnungen 55, 36» 37» 38» 39 und 41 auf dem Krei· gröBerer teilung. Sie beiden inneren öffnungen 33 und 34 «ind durch integrale KuJLLe an die beiden Enden de· Medsylinders 5

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angeschlossen. Die Öffnungen 35 bis 41 sind einzeln an Schraubgewindeverbindungen 42 im Körper der Vorrichtung angeschlossen, • von der Rohre zu den Injektoren in der Motoreinlaßsammeleitung in der Nähe der Motoreinlaßventile sich erstrecken.

Während der Drehung des Motors und der Antriebswelle 16 pumpt die Pumpe 2 Brennstoff unter Druck in die Ventilkammer 17. Das Drehventil speist durch Zusammenwirken der Öffnungen 24 bis 29 und 33 und 34 Brennstoff alternativ gegen die Enden des Meßzylinders 5 und verbindet die vom Meßzylinder 5 abgegebene Flüssigkeit mit dem Kanal 32 im Element 18 welche dann an den Verteilerteil des Ventils zur Verteilung an die Injektoren gegeben wird. Die Öffnungen auf dem Teilkreis kleineren Durchmessers, d.h. die Öffnungen 24 hie 29 und 33 und 34 bilden zusammen den Schaltteil des Ventils und die Öffnungen 31, 35 his 41 bilden den Verteilerteil des Ventils. Die in soweit beschriebenen Elemente nach fig. 2 sind im rechten Teil der Vorrichtung enthalten, die allgemein mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet ist. Dieser !Teil endet an einer planen fläche 52, die sich unter rechten Winkeln zur Achse des Zylinders 5 erstreckt. Der Anschlag 11 ist zentral zur fläche 52 angeordnet. Die auf der linken Seite befindliche Einheit 53 der Vorrichtung kann lösbar durch eine plane fläche 54 Mit der fläche 52 verbunden sein, wobei es sich um konventionelle Einrichtungen, beispielsweise Bolzen

50 mit Schraubgewinde handeln kann. Innerhalb des Teiles 53 1st der Balgen 14 in einer Kammer 44 angeordnet, die durch eine Verbindung 45 mit der Einlaßsammelleitung des Motors verbunden ist. Auch innerhalb des Teiles 53 ist der Bälgen 15 in einer Kammer 46 angeordnet, die über den Anschluß 47 ait der AuslaJ-sammelleltung des Motors verbunden ist. Die locke 13 ist in einer Kammer 55 angeordnet, die zwischen den Kauern 44 und 46 liegt, diese Hocke ist auf einer Stange 56 ausgebildet, welche die beiden Balgen verbindet. Die Kammer 55 ist gegen die Atmosphäre entlüftet. Sin lookenstöBel 43 ist verschiebbar im Teil 53 gelagert, so daJ er von der Oberflaone 54 vorsteht und in dex Lag· ist, gegen den Anschlag 11 su greifen, wenn die beiden Seile

51 und 53 aneinander befestigt sind. Dsr Nockenstößel 43 greift gegen die Hocke 13 und die Bewegung der lock· durch die beiden

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Balgen verstellt üen Stößel und den Anschlag 11. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird eine Membran 57 in einer Lage zwischen den beiden Flächen 52 und 53 verklemmt, so daß jedes geringe Austreten des Brennstoffes aus den Ende des den Anschlag 11 enthaltenden Zylinders 5 gesammelt und durch die Bückführverbindung 10 an den Brennstofftank gegeben wird.

Die Bewegung des Anschlags 11 wird proportional zum Einlaßsammelleitungsabsolutdruck zuzüglich einer Konstanten multipliziert mit dem Absolutdruck der Auslaßsammelleitung. Der korrekte Wert dieser Konstanten hängt von der Motorauslegung, iisbesondere dem * Kompressionsterb-ältnis ab, die Auslaßdruckkorrektur der Brennstoffeinspritzvorrichtung kann verändert werden, indem die Wirkfläche des Balgens 15 verändert wird. Kleine Korrekturen können auch vorgenommen werden, indem der Durchmesser der die beiden Balgen verbindenden Stange 56 verändert wird. Indem ein kleiner Gasanteil in den Balgen belassen und dafür gesorgt wird, daß etwas Luft durch die Balgenkammer 44 zur Einlaßsammelleitung strömt, wird es möglich, eine Änderung in der Ansauglufttemperatur zu korrigieren. Der rechte Anschlag ist mittels einer Drehnocke 45 verstellbar, die an einen verstellbaren Handgriff angeschlossen ist. PUr die in Pig. 2 dargestellte Lage ermöglicht der Anschlag 9 dem größten Bewegungsjpad des Preikolbens 6 und damit die größte Verschiebung des Brennstoffes, was dem zum Anlassen der Maschine ( erforderlichen Brennstoffluß entspricht. PQr ITormalbetrieb wird die Nooke 45 in eine vorbestimmte Stellung gedreht, wodurch der Anschlag 9 nach innen in den Zylinder gedrückt und der Weg des Kolbens 6 begrenzt wird.

Ebenfalls im Rahmen der Erfindung soll darauf hingewiesen werden, daß der Anschlag 9 sich in einer festen Stellung btfindtt soll und daß die Nocke 45 oder dergleichen innerhalb dts Teiles 53 -vorgesehen ist, so daß die gesamte Regelverstellung durch Verstellung dee Anschlages 11 herbeigeführt wird.

Dit beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann sehr einfach für da· Zuführen von Brennstoff an eine mehrsylindrigt Brenn-

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kraftmaschine mit Fremdzündung sorgen, derart, daß im wesentlichen unter sämtlichen Arbeitsbedingungen eine korrekte Mischungsstärke abhängig von der Leistung erhalten werden kann, die vom Motor gefordert wird, bei der es sich beispielsweise entweder um die maximale Leistungsabgabe oder alternativ um maximale Wirtschaftlichkeit im Betrieb handeln kann. Übliche Vergasersysteme zum Liefern von Brennstoff an einen Motor mit Fremdzündung können nicht zu einer akurat konstanten Regelung der Mischungsstärke entweder an die Einzelzylinder oder an die Gesamtströmung der Luft zum Motor führen. Übliche Brennstoffeinspritzsysteme überwinden diese Nachteile, sind jedoch leicht kompliziert und korrigieren dabei nicht voll Variationen in den Arbeitsbedingungen des Motors. Die in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform ist einfach und kompakt und kann so angeordnet sein, daß eine akurate Regelung der Mischungsstärke innerhalb des Motors, insbesondere aufgrund der Tatsache erreicht wird, daß eine Regelung des Brennstoffs entsprechend den absoluten Druckwerten in der Motoreinlaßsammelßitung und in<fer Motorabgasleitung erfolgt. Die beschriebene Ausführungsform nach Fig. 2 liefert den einen Basisteil 51 der Vorrichtung, der die Brennstoffpumpe, die Brennstoffzumeßeinrichtung und das Brennstoffverteilerventil enthält, und liefert darüber hinaus das Teil 53, welches leicht substituiert und so ausgebildet werden kann, daß der gewünschte Motorbetrieb erhalten wird, sie es nun maximale Leistungsabgabe oder maximale Wirtschaftlichkeit im Betrieb.

Die beschriebene Ausführungsform bef-aßt sich zwar besonders mit der Anwendung auf einen mehrzylindrigen Motor mit Fremdzündung, ist jedoch auchmit geringeren Modifikationen verwendbar, um Brennstoff an die Injektoren eines Motors mit Kompressionszündung zu liefern. Bei solch einem Motor ist die Konstanz der Brennstoffstärke irrelevant, die Kombination des Drehflächenventilelementes und der Freikolbenzumeßeinrichtung bildet jedoch eine kompakte Brennstoffeinspritzeinheit, die bei solch einer Maschia» brauchbar ist. Selbstverständlich arbeite* die Injektoren direkt in die Motorzylinder und das Timing der Brennstoffeinspritzung wird genau entsprechend der normalen Praxis bei der Druckzündung geregelt.

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Claims

Patentansprüche

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ί 1.^Brennstoffeinspritzvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraft-

^Braschinen, gekennzeichnet durch eine integrierte aus zwei leicht trennbaren Seilen geformte Einheit, deren ersterer eine Antrietequelle zur Verbindung mit dem Motor eine Brennstoffpumpe, eine Breimstoffzumeßeinrichtung und ein Verteilerventil zur Verteilung zugemessenen Brennstoffs an die Motorinjektoren aufweist, und deren zweiter Teil Regeleinrichtungen entsprechend den Arbeitsbedingungen des Motors sowie einen mechanischen durch die Regeleinrichtungen verstellten Einsteller aufweist, wobei die gegenseitige Befestigung der beiden !eile derart getroffen ist, daß der Einsteller mit der Zumeßeinrichtung zur Verstellung der letzteren entsprechend den Arbeitsbedingungen der Maschine angeschlossen wird.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzumeßeinrichtung einen freikolben, der innerhalb eines vestellbaren Hubes beweglich ist, sowie ein ÜBSchaltventil aufweist, welches den Brennstoff von der Pumpe liefert und für alternative Bewegungen des Kolbens sorgt und Brennstoff, der vom Kolben verdrängt wurde, mit dem Verteiler ventil verbindet.

5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltventil- und die Verteilerventilfunktionen durch ein einziges mit der Antriebswelle verbundenes Drehventil ausgeführt werden.

4. Brennstoffeinsrpitzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Eineteller im zweiten Teil Einrichtungen aufweist, die einen Anschlag im ersten Teil verstellen, der den Hub des Kolbens bestimmt.

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5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung abhängig vom Druck in der Motoransaugsammelleitung, der temperatur der Umgebungsluft und dem Gegendruck der Abgase ist.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Körperelement aufweist, welches ein Paar im Abstand angeordneter Kammern enthält, ein Paar evakuierter Balgen, von denen einer jemals in jeder Kammer angeordnet ist, einen verschiebbar zwischen den ersten beiden Kammern durch ein drittes Element sich erstreckenden Kolben, derart, daß die beiden evakuierten Balgen mechanisch miteinander verbunden sind, eine Yerbindung von der ersten Kammer an die Motoreinlaßsammelleitung, eine Yerbindung von der zweiten Kammer in die Motorauslaßsammelleitung und eine auf der Stange innerhalb der dritten genannten Kammer ausgebildeten Nooke sowie eine Nockenstößeleinrichtung, die Tarsöhiebbar innerhalb dieser dritten Kammer zur Verstellung des mechanischen Einstellers angeordnet ist.

7. Brennstoffeisispritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile mit ebenen Befestigungsfläehen ausgebildet sind und daß Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Schrauben, dazu dienen, die beiden Seile, wobei die planen Flächen in Kontakt stehen, miteinander zu verbinden» derart, daß der Einsteller im ersten Teil so positioniert ist, daß er die Zündeinrichtung im zweiten Teil regelt.

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