DE357982C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Brennstoffzufuehrung entsprechend der Belastung fuer mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 2. SEPTEMBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVl 357982 KLASSE 46 b GRUPPE 18

(W₄6₇₅₃l\46b)

Alexander Winton in Cleveland, Ohio, V. St A.

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Brennstoffzuführung entsprechend der Belastung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1915 ab.

Die Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen, und zwar solche, die Öl ah Brennmaterial benutzen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Regelungsvorrichtung für ein Ventil, das zwischen den Brennstoffpumpen für die Zylinder und dem-Brennstoffbehälter angeordnet ist, und daß die der jeweiligen Belastung angepaßte Brennstoffmenge sich selbsttätig abmißt, und diese Menge nach den Brennstoffpumpen hindurchtreten läßt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Ventil mittels einer Welle mit der Welle der Pumpen verbunden ist, so daß die Verstellung des Ventils synchronise!! mit der Bewegung

der Pumpen stattfindet. Ein weiteres Kennzeichen besteht darin, daß das Ventil Bohrungen des Ventilsitzes überdeckt, die mit den verschiedenen Pumpen in Verbindung stehen und mittels einer Aussparung die Dauer der Freigabe der Bohrungen bestimmt. Endlich zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Welle mit einer verschiebbaren Hülse versehen ist, die als Schneckenrad ausgebildet, ίο mit einem Schraubenrad der Pumpenwelle in Eingriff steht und mit dem Maschinenregler verbunden ist.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform dargestellt:

Abb. ι ist eine Ansicht der Pumpenvorrichtung, wobei einzelne Teile im Schnitt dargestellt sind;

Abb. 2 ist ein um 90° zu Abb. 1 versetzter Schnitt;

ao Abb. 3 ist eine Einzelheitsansicht, wobei im Schnitt die Anordnung der Ventile für die Pumpe dargestellt ist;

Abb. 4 ist eine Ansicht von unten auf den unteren Teil des Regelventils bei abgenommenem Bodendeckel;

Abb. 5 stellt schematisch die Wirkung des Regelventils dar, wobei das Ventil in derjenigen relativen Stellung in bezug auf den Pumpenhub gezeigt ist, in welcher die Pumpe nahezu während des ganzen Hubes Brennstoff befördert;

Abb. 6 ist eine ähnliche schematische Darstellung, wobei, die Teile in einer solchen Stellung gezeigt sind, in welcher die Pumpe nur während eines Teiles des Hubes Brennstoff befördert, und

Abb. 7 ist eine weitere schematische Darstellung der Teile in einer Stellung, in welcher die Pumpe kein Brennmaterial während ihres Hubes befördert, d. h. das Brennmaterial ist vollständig von der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet.

Die Reglervorrichtung für das Ventil umfaßt ein Gehäuse 14, das in geeigneter Weise an der Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, und eine das Gehäuse durchsetzende Welle 15, die innerhalb desselben eine Reihe von Hubscheiben 16 trägt, um welche sich Bänder 17 legen. Je eine Scheibe und ein Band sind für jeden Zylinder vorgesehen. Die Welle wird durch ein Zahnrad 18 in Umdrehung versetzt, das von der Kurbelwelle der Maschine angetrieben wird und sich mit halber Maschinengeschwindigkeit dreht. Der Lintere Teil des Gehäuses wird durch eine der Anzahl der Hubscheiben entsprechende Reihe von Pumpenzylinder 19 mit Kolben 20 gebildet. Die Kolbenstangen werden am oberen Ende der Zylinder durch Stopfbüchsen 21 geführt und sind mittels eines Bolzens 22 mit einem Ansatz 23 des entsprechenden Bandes 17 verbunden. Jeder Pumpenzylinder mündet unten in einem Zuführungs- und Förderkanal 24, der einerseits zum Brennstoffventil des Zylinders, anderseits zur Bezugsquelle des Brennstoffes führt. In dem Gehäuse 14 sind Platten 30, 31, 29 übereinander angeordnet, in welchen sich deckende senkrechte Bohrungen 26, 27 28 vorgesehen sind, die mit den Kanälen 24 in Verbindung stehen. Die Bohrung 28 der obersten dieser Platten 29 ist mittels eines Stutzens 32 an ein Rohr 33 angeschlossen, das nach dem Brennstoffventil des zugehörigen Zylinders führt. In den Bohrungen 25, 26, 27 ist je ein Rückschlagventil 32 vorgesehen, um ein Rückfließen des Brennstoffes nach dem Pumpenzylinder 19 zu vermeiden, wenn der Kolben 20 den Saughub ausführt. Der Zuführungskanal 24 steht durch eine Bohrung 35 mit einer senkrechten Bohrung 36 einer am Gehäuse angeordneten Platte 37 in Verbindung, unterhalb welcher eine weitere Platte 39 mit einer Öffnung vorgesehen ist, die in die Bohrung 40 übergeht, und mit der Bohrung 36 in Verbindung steht. An die Bohrung 40 der Platte 39 ist ein Rohr 41 angeschlossen, das mit der nachstehend beschriebenen Abmeß- und Regelungsvorrichtung verbunden ist. lan Rückschlagventil in derBohrung4o unterstützt das Rückschlagventil 38 der Bohrung 36, die go beide ein Verdrängen des Brennstoffes nach dem Einlaßrohr 41 verhindern, wenn der Kolben 20 seinen Druckhub ausführt. Die Anordnung der Pumpe kann abweichend von der erläuterten gewählt werden, ohne daß das Ergebnis sich ändert.

Die Abmeßvorrichtung ist an dem einen Ende des Gehäuses 14 vorgesehen und umfaßt ein Gehäuse 76, in das die Pumpenwelle 15 mit ihrem Ende 78 hineinreicht. Ein auf dieser Welle sitzendes Schneckenrad 79 steht mit einer Schnecke 80 am Umfang einer senkrecht verschiebbaren Hülse 81 in Eingriff, die in einer Büchse 82 im oberen Teil des Gehäuses 76 geführt ist. Die Hülse ist innen mit einer Längsnut 83 versehen, in welche ein Keil 84 einer senkrechten Welle 85 eingreift, die das Gehäuse durchsetzt und in einem innerhalb, des Gehäuses vorgesehenen Lager 86 gehalten wird. Oberhalb und unterhalb des Lagers 86 sind mit der Welle 85 verbundene Ringe 87 und 88 angeordnet, die eine Längsverschiebung der Welle verhindern. Das untere Ende der Welle ist in einer Stopfbüchse 89 am oberen Ende eines Ventilgehäuses 90 geführt -und dringt in eine mittlere Bohrung 91 des Ventilgehäuses ein, dessen untere Fläche 92 geschliffen ist und mit einem Drehventil 96 zusammenarbeitet. Das Ventilgehäuse enthält gleichmittig angeordnete, um iao ° voneinander entfernte senkrechte Bohrungen 93, die unten das Gehäuse vollständig

durchsetzen, während sie oben in die wagerechten, nach dem Halbmesser verlaufenden Kanäle 94 übergehen, die Schrauben 95 mit den Rohren 41 in Verbindung gebracht sind. Das Drehventil 96 ist am Umfang bei 97 ausgespart, wie aus der Abb 4 hervorgeht, wodurch eine Schulter 98 entsteht, die beim Drehen der Scheibe 96 nacheinander die einzelnen Kanäle 93 überdeckt. Diese Ventilscheibe ist mit einer nach oben sich erstreckenden, in die mittlere Bohrung 91 des Ventilgehäuses eindringenden hohlen Nabe 99 ausgestattet, die das untere Ende der Welle 85 aufnimmt und mittels eines Keiles roo mit ihr verbunden ist. Auf der Unterseite ist das Ventilgehäuse 90 durch einen Deckel xoi, der durch Schrauben 102 in Stellung gehalten wird. Dieser ist mit einem hohlen Ansatz 103 ausgestattet, in dem eine Feder 104 untergebracht ist, die unter Zwischenschaltung einer Kugel 105 die Ventilscheibe 96 auf ihren Sitz drückt. Der Deckel 101 ist mit einer schrägen Bohrung ro6 versehen, die durch eine hohle Verschlußschraube 107 abgeschlossen wird, und in die ein zur Zuführung von Brennstoff unter Druck von einem Behälter dienendes Rohr 108 mündet. Um gleichen Druck auf beiden Seiten des Drehventils herzustellen, ist eine Bohrung 110, die innerhalb der Nabe 99 mündet, vorgesehen. Die Gleithülse 81 ist nahe ihrem oberen Ende mit einer Umfangsnut 11 zur Aufnahme einer geeigneten Kupplung ausgestattet, die die Teile 112 und 113 umfaßt. Diese werden durch eine Schraube 114 zusammengehalten und sind oben so geformt, daß eine mit Schraubengewinde versehene Öffnung gebildet wird, in die eine Stange 115 des Maschinenreglers 13 eindringt. Aus Vorstehendem geht hervor, daß das Ventil 96 den Durchtritt des Brennstoffes nach der Förderpumpe beherrscht.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Abmeßvorrichtung dienen die Abb. 5, 6 und 7, die lediglich schematisch einzelne Vorgänge der Abmeßvorrichtung darstellen und selbst keine Teile der Vorrichtung enthalten. 116 stellt einen Ventilsitz dar und vertritt die Berührungsfläche 93, während der Übersicht halber nur ein Zuführungskanal 117, einer Bohrung 93 entsprechend, dargestellt ist. Eine Ventilscheibe 118 entsprechend dem Drehventil g6 überdeckt den Kanal 117 und ist ebenfalls am Umfang ausgespart, wodurch die Schulteriigensprechend der Schulte^ entsteht.

Der Hub der Pumpe, die die Förderung des Brennstoffes nach dem Brennstoffventil der Verbrennungskraftmaschine besorgt, wird hier willkürlich durch eine Bewegung einer Kurbel 120 dargestellt und der Übersicht halber sind alle drei Teile 116, 118 und 120 auf einer einzigen Welle 121 angebracht, was den tatsächlichen Verhältnissen nicht ganz entspricht, edcch für das Verständnis der Wirkung der Abmeßvorrichtung hinreichend ist.

Es sei angenommen, daß die Pumpenwelle 121 sich im Sinne der Uhrzeigerbewegung mit halber Maschinengeschwindigkeit dreht, und j daß der Saughub der Pumpe durch die Bej wegung der Kurbeln von der in vollen Linien angedeudeten Stellung in Abb. 5 bis zu der in gestrichelten Linien angedeuteten dargestellt ist, daß die Schulter 119 sich entweder hinter dem äußeren Ende der Kurbel, oder in Deckung mit derselben, oder etwas vor derselben befindet. Wenn nun diese Teile sich in der Richtung der Pfeile drehen, so wird die Kurbel einen vollständigen Saughub erzeugt haben, wenn sie die gestrichelt angedeutete Lage erreicht. Somit ist eine vollständige Brennstoffzuführung erreicht worden, da die Einlaßöffnung 117 beinahe während des ganzen Hubes offen geblieben ist. Diese eingetretene Brennstoffmenge wird dann nach dem Brennstoffventil der Verbrennungskraftmaschine beim Druckhub der Pumpe befördert.

Angenommen, die Geschwindigkeit der Maschine sei herabzusetzen, wie dies z. B. bei verminderter Belastung der Fall sein kann, so wird die relative Lage der Ventilscheibe in bezug auf die Kurbel verändert und die Schulter wird in der Richtung der Drehung verschoben, so daß die Einlaßöffnung von der Ventilscheibe bereits überdeckt wird, bevor die Kurbel den vollen Hub durchlaufen hat, wodurch eine weitere Brennstoffzuführung während des noch verbleibenden Teiles des Saughubes verhindert wird. Der Zeitpunkt, in dem eine weitere Zuführung von Brennstoff verhindert wird, kann zwischen einem Höchst- und einem Mindestwert beliebig verändert werden, und in der Abb. 5 ist die Anordnung dargestellt, in der die Ventilscheibe in bezug auf die Pumpenkurbel so angeordnet ist, daß während des Saughubes überhaupt kein Durchtritt des Brennstoffes möglich ist,

Aus Vorstehendem geht hervor, daß, wenn die Ventilscheibe der Pumpenkurbel voreilt, die Dauer der Freigabe der Einlaßöffnung wesentlich höher ist als die Länge des Saughubes, und daß je nach dem Voreilungsgrad zwischen Ventilscheibe und Pumpenkurbel mehr oder weniger Brennstoff durch die Einlaßkanäle nach den Zylindern durchtreten kann. Die in den Abb. 4 bis 7 dargestellten Vorgänge sind gegenüber den tatsächlichen Verhältnissen wesentlich vereinfacht, da hier nur eine Welle und eine Einlaßöffnung angedeutet sind. Es ist aber ohne weiteres ersichtlich, daß auch bei Anwesenheit von mehreren Einlaßkanälen 117 im Ventilgehäuse 116 die Vorgänge sich in derselben Weise abspielen werden, selbst wenn zwei nebeneinanderliegende Ein-

laßkanäle durch die Aussparung der Ventilscheibefreigegeben werden, dabei Verbrennungskraftmaschinen die Saughübe in dem Zylinder nicht in der Reihenfolge ihrer Anordnung stattfinden, so daß nur eine der beiden Einlaßöffnungen Brennstoff aufnimmt.

Entsprechend den Vorgängen der schematischen Abb. 4 bis η findet die Arbeitsweise der Abmeßvorrichtung statt. Für gewöhnlich ίο werden die Kolben 20 durch die Welle 15 und Hubscheiben 16, 17 angetrieben. Bei gewöhnlichem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wird die Ventilscheibe 96 durch die Zahnradübertragung 79, 80 so gedreht, daß nahezu während des ganzen Saughubes des Kolbens 20 Brennstoff in die Öffnung 93 eintritt und am Ende des Saughubes die Schulter 98 der Ventilscheibe 96 die Einlaßöffnung 93 überdeckt. Diese Vorgänge sind in der Abb. 5

ao wiedergegeben, wo die Drehung der Kurbel 120 dem Hube des Kolbens 20 entspricht, während der Kanal 117 der Einlaßöffnung 93 und die Schulter 119 der Schulter 98 entspricht. Wenn sich nun die Maschinengeschwindigkeit steigert, so soll natürlich die Menge des durchtretenden Brennstoffes verringert werden. Der Regler 5 drängt infolge der gesteigerten Geschwindigkeit die Hülse 8 χ nach unten und diese zusätzliche Bewegung der Schnecke 80 bedingt eine etwas raschere Drehung der Ventilscheibe 96 im Sinne der Uhrzeigerbewegung, so daß die Schulter 98 eine Stellung annimmt, die der Lage der Schulter 119 in der Abb. 6 entspricht, Daraus geht hervor, daß die Schulter 98 bereits eine Einlaßöffnung 93 überdecken wird, bevor der zugehörige Kolben 20 den Saughub vollendet hat, so daß entsprechend der Einstellung der Ventilscheibe in bezug auf den Saughub oder die Hubscheibe des zugehörigen Pumpenkolbens nur dreiviertel, einhalb usw. der Ladung eintreten kann. Die Verstellung der Ventilscheibe geschieht also in bezug auf die Pumpenhubscheibe, die die Hublänge des Kolbens bedingt, und für gewohnlich wird die Schulter sich in einer solchen Lage befinden, daß sie mit dem Anfang des Kolbenhubes zusammenfällt, so daß in diesem Falle die größte Brennstoffzuführung stattfindet. Bei rascherer Drehung der Ventilscheibe,

d. h. wenn sie dem Kolben voreilt, ist die Dauer der Freigabe der Einlaßöffnung 93 kürzer und dementsprechend auch die Ladung kleiner. Die Größe der Bewegung der Ventilscheibe in bezug auf die Pumpenhubscheibe hängt von der Strecke ab, um welche die Hülse gesenkt worden ist. Die größte Verschiebung der Hülse nach unten führt die kleinste Brennstoffzuführung herbei, d. h. die Pumpe läuft leer.

Eine Freigabe der Einlaßöffnung, gleichgültig, ob diese am Ende des Pumpenhubes oder schon vorher eintritt, ist immer genügend, den Pumpenzylinder bis zum Kolben zu füllen, da der Brennstoff unter Druck steht und mit Rücksicht darauf, daß ein teilweiser Unterdruck durch den Pumpenkolben bereits erzeugt worden ist, bevor die Einlaßöffnung durch den ausgesparten Teil der Ventilscheibe freigegeben worden ist.

Aus der Abb. 4 kann ersehen werden, daß die Einlaßöffnung während eines Teiles des Saughubes von einem vollgelassenen Teil der Scheibe überdeckt wird, wodurch ein teilweiser Unterdruck im Pumpenzylinder erzeugt wird, bis dieser vollgelassene Teil des Ventils die Einlaßöffnung freigibt, worauf der unter Druck stehende Brennstoff in den Zylinder eindringt und diesen bis zum Kolben anfüllt. Der Pumpenzylinder und der Kolben bilden so eine Abmeßvorrichtung für die einzuführende Ladung, während die Schulter 98 bestimmt, welche Brennstoffmenge jeweils zugelassen werden soll, dadurch, daß sie in veränderlichen Zeiträumen die Einlaßöffnungen überdeckt. Für einen halben Hub z. B. überdeckt die Scheibe die Einlaßöffnung und schneidet die Zuführung ab, wenn der Kolben die Hälfte seines Hubes zurückgelegt hat. Für einen dreiviertel Hub .läßt sie das Auffüllen des Zylinders bis zum Kolben zu und schneidet die Zuführung ab, wenn der Kolben dreiviertel seines Hubes zurückgelegt hat.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Brennstoffzuführung entsprechend der Belastung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Brennstoffmenge regelnde Ventil (96) von der Brennstoffpumpenwelle (8) aus unter Vermittlung eines verstellbaren Schneckengetriebes (79, 80) angetrieben wird, dessen Rad (80) auf der Ventilwelle (85) verstellbar ist und zu diesem Zwecke mit dem Maschinenregler in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (96) Bohrungen (93, 94) des Ventilsitzes (92) überdeckt, die mit den verschiedenen Pumpen in Verbindung stehen und mittels einer Aussparung (98) die Dauer der Freigabe der Bohrungen (93, 94) bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.