DE3838944C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist Gegenstand der mit der Veröffentlichungsnummer WO 88 08 920 veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin. Bei dieser Diesel-Brennkraftmaschine ist die Einspritzdüse in der Kugel des Kugeldrehschiebers gelagert, wobei die Einspritzpumpe dem Zylinderdeckel auf der dem Kugeldrehschieber abgewandten Seite zugeordnet ist. Hierdurch ist nicht nur eine große und sperrige Bauweise für die Brennkraftmaschine vorgegeben, sondern es ist auch die Zuführung des Einspritzmediums zur Einspritzdüse erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer kleinen und kompakten Bauweise die Zuführung des Einspritzmediums zur Einspritzdüse erleichtert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Einspritzpumpe in dem hohlkugelförmigen Steuerkörper gelagert. Hierdurch erhält die Brennkraftmaschine die angestrebte kleinere kompakte Bauweise, wobei die Zuführung des Einspritzmediums deshalb erleichtert ist, weil zum einen der Zuführungsweg ganz wesentlich verkürzt werden kann und zum anderen der Zuführungsweg weder ungewollt unterbrochen wird noch sich durch die Teilungsfuge von im Betrieb der Brennkraftmaschine nur zeitweise korrespondierenden Bauteilen erstreckt, wie es beim Gegenstand der gattungsgemäßen Patentanmeldung der Fall ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt somit auch zu einer wesentlichen Vereinfachung der Bauweise, wodurch die Herstellungskosten wesentlich verringert werden können. Aufgrund der kleinen und kompakten Bauweise läßt sich die Brennkraftmaschine leichter in von ihr angetriebene Fahrzeuge und Maschinen integrieren, so daß sich auch ein vergrößerter Anwendungsbereich für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die ebenfalls zur vorliegenden Aufgabenlösung beitragen, sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im übrigen ist hervorzuheben, daß die Funktion und die durch die Weiterbildungen der Ansprüche 20 bis 22 erzielbaren Vorteile auch unabhängig von der Funktion der Ausgestaltung gemäß Anspruch 1 und deren Vorteilen angesehen werden können. Diesen Ausgestaltungen ist deshalb selbständige erfinderische Bedeutung zuzumessen und sie ermöglichen eine Abstandsverringerung zwischen den Zylindern, und somit eine kleine und kompakte Bauweise, bzw. bei vorgegebenen Abständen eine Vergrößerung der Kugeldrehschieber.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Zylinderkopf einer erfindungsgemäß ausgestalteten Brennkraftmaschine mit einer in den Kugeldrehschieber der Brennkraftmaschine integrierten Einspritzvorrichtung im Schnitt;

Fig. 2 eine perspektivische Funktionsdarstellung einer Verstellvorrichtung für die Einspritzvorrichtung als Einzelheit;

Fig. 3 eine zwischen dem Zylinderdeckel und dem Kugeldreh­ schieber der Brennkraftmaschine wirksame Dichtungs­ anordnung für den Kraftstoff in perspektivischer Schnittdarstellung;

Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt als zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 den Schnitt A-A in Fig. 4;

Fig. 6 den Schnitt B-B in Fig. 5;

Fig. 7 einen Zylinderdeckel für die Brennkraftmaschine im Schnitt als weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 den Schnitt VIII - VIII in Fig. 7.

Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte und mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine weist einen Zylinderkopf-Gehäusedeckel 2 mit einem Oberteil 2.1 und einem Unterteil 2.2 auf. Zwischen dem Deckel 2 und dem Unterteil 2.2 lagert drehbar ein Kugeldrehschieber 3. In einem unter dem Unterteil 2.2 liegenden Zylinderblock 4 ist in einer Laufbuchse 5 ein Kolben 6 verschiebbar geführt. Der Deckel 2 ist mit dem Unterteil 2.2 und dem darunter liegenden Zylinderblock 4 über Spannschrauben lösbar verbunden. Der Deckel 2 weist innen eine kalottenförmige Gegenfläche auf, und im Unterteil 2.2 ist im Bereich des oberen Endes der Laufbuchse 5 eine kugelgewölberingförmige Gegenfläche angeordnet. Im Deckel 2 sind Kühlkanäle 8 vorgesehen, die mit Kühlkanälen 9 des Zylinderblocks 4 an dessen Zylinderkopffläche korrespondieren. Der Kolben 6 weist eine vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Stirnfläche 7 auf, die jedoch auch je nach verbrennungstechnischen Gesichtspunkten andersartig gestaltet sein kann. In eine Ringnut 11 der Gegenfläche des Unterteils 2.2 ist eine ringförmige Dichtung 12 eingesetzt, die sich gegen den Boden der Nut 11 und gegen die Kugeloberfläche 13 abstützt.

Der Kugeldrehschieber 3 besteht aus zwei miteinander gasdicht verschweißten, kugelhalbschalenförmigen Teilen, an die je ein rohrförmiger Lagerzapfen 14a und 14b an einander gegenüberliegenden Seiten zentrisch angeschweißt ist, bzw. andersartig mit den kugelhalbschalenförmigen Teilen verbunden sein kann. Die sich zu einer hohlen Kugel 15 in der äquatorial angeordneten Trennaht ergänzenden Teile werden von zwei krümmerförmigen Steuerkanälen 16 und 17 durchsetzt, deren Enden formschlüssig in Steueröffnungen 18 des Kugelkörpers 15 münden, wobei sie die Enden der rohrförmigen Lagerzapfen 14a und 14b koaxial derart durchsetzen, daß wenigstens auf einer Seite jeweils von der Außenmantelfläche des Steuerkanals und der Innenmantelfläche des Lagerzapfens 14a, 14b begrenzte Kühlkanäle 8.4 entstehen.

Der Lagerzapfen 14b weist ferner einen an seiner Außenmantelfläche flanschringartig sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Vorsprung mit einem darauf befestigten Zahnkranz 19 mit radial sich erstreckenden Zähnen auf, der außerhalb der Lageröffnung angeordnet ist und über den in nicht dargestellter Weise der Kugeldrehschieber 3 von einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebswelle gleichförmig angetrieben wird. Die Außenmantelfläche des anderen Lagerzapfens 14a weist ebenfalls einen flanschringartigen, radial sich erstreckenden, ringförmigen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist außerhalb der Lageröffnung angeordnet und liegt mit einem Gleitring oder dgl. an der Stirnfläche des Deckels 2 an. Beide Lagerzapfen 14a, 14b sind von mehreren Kanälen radial durchsetzt, so daß die Kühlkanäle über diese Kanäle mit dem Kühlmittel führenden Kanal und dem Kühlmittel abführenden Kanal kommunizieren.

Der Kugeldrehschieber 3 ist mittels seiner Lagerzapfen 14a und 14b in zylindrischen Lageröffnungen 21a, 21b gelagert, die sich jeweils hälftig im Oberteil 2.1 und hälftig im Unterteil 2.2 befinden, um die Montage des Kugeldrehschiebers 3 zu ermöglichen.

Der Kugeldrehschieber 3 ist in den Lageröffnungen 21a, 21b unter Zwischenfügung von Drehlagern 22 drehbar gelagert. Zu beiden Seiten angeordnete Wellendichtungen 23 gewährleisten eine sichere Abdichtung zwischen den gas-, den kühlmittel- und schmiermittelführenden Kanälen.

Die axiale Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 erfolgt über den Zahnkranz 19, der zwischen einer Schulter des Lagerzapfens 14b und einem äußeren Sicherungsring axial auf dem Lagerzapfen 14b festgelegt ist und mit beiderseitigen axialen Lagerelementen 24 - hier Lagerscheiben - mit geringem Laufspiel zwischen einander gegenüberliegenden Gleitflächen des Deckels 2 und einer daran stirnseitig befestigten Kappe 25 gelagert ist, wobei eine Flanschhälfte des Deckels und eine Flanschhälfte der Kappe 24 einen Hohlraum für das Zahnrad 19 bilden.

Im Betrieb wird der Kugeldrehschieber 3 von der nicht dargestellten Antriebswelle über ebenfalls nicht dargestellte Übertragungsglieder, die mit dem Zahnkranz 19 in Eingriff stehen, gleichmäßig derart angetrieben, daß über die Steuerkanäle 16, 17 erst der Gaseinlaß und nach Verdichtung und Zündung des eingespülten Gemisches der Gasauslaß mit dem Brennraum, also mit dem Zylinder, kommuniziert.

Der Kugeldrehschieber 3 ist sowohl in Verbindung mit Viertakt- als auch in Verbindung mit Zweitakt-Brennkraftmaschinen bei entsprechender Anordnung der Gaskanäle einsetzbar.

Der Kugeldrehschieber 3 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein sowie aus metallischen oder aus keramischen oder aus Verbundwerkstoffen bestehen, je nach den Forderungen des jeweiligen Anwendungsgebietes.

Der Kugeldrehschieber 3 kann ferner Teil eines Einzylinder- oder Mehrzylinder-Motors sein, sein Anwendungsgebiet ist also auf die beschriebene Bauart nicht begrenzt. Auch sind andere Ausbildungsformen des Kolbens 6 und des Zylinderdeckels 2 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen der zu wählenden Konfiguration des Brennraums möglich. Besonders beachtlich ist, daß er auch für Reihenmotoren anwendbar ist, ohne daß die anderen Bauteile wie Zylinderblock 4 und Kurbeltrieb verändert werden müssen. Dabei ist vorgesehen, daß über jedem Zylinder ein Kugeldrehschieber 3 angeordnet ist, dessen Rotationsachse sich quer zur Aufreihrichtung der Zylinder erstreckt. Es ist eine Bauhöhe zu erzielen, die niedriger als bei Tellerventilen ist. Darüber hinaus sind Raumformen des Brennraums ausbildbar, die sich, aus verbrennungstechnischen Gesichtspunkten gesehen, dem Optimum nähern. Es sind weder komplizierte Dichtringformen noch Dichthülsen erforderlich. Die Lagerung des Kugelkörpers 15 ist auf die Lagerzapfen 14a, 14b verlegt und nicht auf die Kugeloberfläche, wie das z.B. bei bekannten Walzenschiebern der Fall ist. Es kann sogar ein Spalt zwischen Kugeloberfläche und Kalottenfläche vorgesehen sein, der nicht mit einem Ölfilm ausgefüllt werden muß.

Die an sich bekannte Verwendung einer Kugel 15 als Steuerkörper erbringt Vorteile. Es können einfache Bauteile verwendet werden, so daß die Fertigung kostengünstig wird. Die rotationssymmetrischen Bauteile des Kugeldrehschiebers weisen keine örtlichen Materialanhäufungen auf, so daß durch die Einwirkung von Temperaturwechseln und unterschiedlicher Wärmebeaufschlagung kein Verziehen des Steuerkörpers erfolgen kann. Die Raumform des Kugeldrehschiebers 3 bleibt gleichförmig. Der gegen die Kugeloberfläche 13 drückende Dichtring 12 kann aus unterschiedlichen Werkstoffen z.B. auch Keramik bestehen, weil der Steuerkörper keine Dimensionsänderungen erfährt.

Beim Kugeldrehschieber 3 kann auf eine zusätzliche Schmierung verzichtet werden, wenn die Kugeloberfläche 13 nur an der Dichtkante des Dichtrings 12 anliegt. Ein Spalt zwischen Kugeloberfläche 13 und Gegenflächen im Zylinderkopf kann etwa 0,08 bis 0,2 mm betragen. Der Steuerkörper und der Dichtring 12 können z.B. aus keramischen Werkstoffen bestehen. Eine aus Metall bestehende Kugel 15 kann aber auch mit keramischen Werkstoffen durch z.B. Plasmaspritzen beschichtet sein. Diese Ausführungsformen sind möglich, weil eine Schmierung in der herkömmlichen Art und Umfang nicht erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Kugeldrehschieberanordnung kann optimal gekühlt werden, weil die Raumformen der Bauteile einfach sind und Massenanhäufungen fehlen. Dies begünstigt die Herstellung der Teile aus keramischen Werkstoffen. Die Druckkrafteinleitung beim Verdichtungsvorgang ist bei der Kugel 15 aufgrund der Gewölbeform außerordentlich günstig. Die Herstellung der Kugelform ist gegenüber einer Zylinderform besonders einfach und problemlos.

Die Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 auf den Lagerzapfen ist möglich, weil die Lagerzapfen keinen beachtlichen Temperaturwechseln ausgesetzt sind und folglich durch Wärmeeinwirkung keine Raumformveränderung erfahren. Von diesen günstigen Verhältnissen ist auch die Einspritzpumpe vorteilhaft betroffen. Die Lagerschmierung ist aus diesem Grunde auch problemlos.

Der Brennraum kann sehr klein gehalten werden, insbesondere wenn die Stirnfläche des Kolbens kalottenförmig ausgebildet ist und der Radius der Kalottenfläche dem Radius der Kugel 15 angepaßt ist.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus den kühlen Brennraumwänden, da sowohl der Seitenwandring als auch die Drehschieberkugel mit geeignetem Kühlmittel intensiv gekühlt werden können. Außerdem fehlen im Gegensatz zum Ventilmotor die heißen Abgasventile. Aufgrund dieses Fehlens von Heißstellen im Brennraum ist ein wesentlich höheres Verdichtungsverhältnis und damit eine höhere Motorleistung erzielbar.

Der Dichtring 12 kann aus der zur Drehschieberrotationsachse parallelen Ebene gekippt sein und durch unterschiedliche Kugelabschnittsumfänge Relativgeschwindigkeitsdifferenzen an der Dichtkante Drehschieberkugel - Dichtring erzeugen und somit eine Drehung der Dichtung um ihre Rotationsachse ermöglichen, was zu einer erhöhten Standzeit und Dichtfähigkeit der Dichtung führt.

Der Dichtring 12 kann außerdem an den der Drehschieberkugellagerungen nächsten Bereichen mit unterschiedlichen Federkräften auf die Drehschieberkugel wirken, welche eine Reibkraftdifferenz an der Dichtkante Drehschieberkugel - Dichtring und somit infolge des Drehmoments eine Drehung der Dichtung um ihre Rotationsachse bewirken, was ebenfalls zu einer erhöhten Standzeit und Abdichtfähigkeit der Dichtung führt.

Die allgemein mit 26 bezeichnete Einspritzvorrichtung umfaßt als Einspritzpumpe 27 eine Axial-Kolbenpumpe, deren Arbeitsraum 28 durch Druckkanäle mit einer Einspritzdüse 29 verbunden ist, die durch ein Verschlußglied verschließbar ist, das seine Verschließfunktion druckabhängig ausübt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Kolben 31 der Einspritzpumpe 27 parallel zur Rotationsachse 32 des Kugeldrehschiebers 3 angeordnet, und zwar in einem solchen radialen Abstand a, daß die Einspritzpumpe 27 sich außerhalb einer mit den Lagerzapfen 14a, 14b fluchtenden gedachten Einhüllenden befindet. Somit ist die Einspritzpumpe 27 in dem Sekantialabschnitt der Kugel 15 angeordnet, der sich radial über die Lagerzapfen 14a, 14b erhebt. Die allgemein mit 33 bezeichnete Kolbenanordnung der Einspritzpumpe 27 ragt mit ihrem antriebsseitigen Ende aus der Kugel 15 heraus, wobei sie sich in einen ringförmigen Freiraum 34 erstreckt, der im Übergangsbereich zwischen der Kugel 15 und dem Lagerzapfen 14b zwischen der Umfangswand des Deckels 2 und dem Kugeldrehschieber 3 vorgesehen ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ragt die Einspritzpumpe 27 achsparallel zur Rotationsachse 32 aus einer radialen Stirnfläche 35 eines Ringansatzes 36 hervor, der umfangsseitig durch eine rotationssymmetrische Zylinderfläche 37 begrenzt ist und einen seitlichen im Querschnitt dreieckförmigen Ansatz der Kugel 15 darstellt. Durch diesen Ringansatz 36 läßt sich die Lagerlänge für die Kolbenanordnung 33 in der Kugel 15 wirksam verlängern.

Die Kolbenanordnung 33 besteht aus zwei axial nebeneinander angeordneten Teilen, nämlich dem Kolben 31 und einem Rollenstößel 38 mit einer Rolle 39, die frei drehbar auf einem im Querschnitt runden Querbolzen 41 gelagert ist, der die Schenkel eines Gabelstücks 42 in Bohrungen durchfaßt und darin gelagert ist. Das Gabelstück 42 liegt auf seiner der Kugel 15 zugewandten Seite an der zugehörigen Stirnseite des Kolbens 31 an, der an seinem anderen, der Einspritzdüse 29 zugewandten und inneren Ende Steuerabschnitte mit sich quer zu seiner Umfangsrichtung, hier parallel zur Längsachse 43 des Kolbens 31, erstreckenden Steuerkanten 44 aufweist, die mit den Öffnungen von radialen Zuführungs-Kraftstoffkanalabschnitten 45 in noch zu beschreibender Weise zusammenwirken. Das allgemein mit 46 bezeichnete Steuerteil enthält die stirnseitige Arbeitsfläche des Kolbens 31, mit der der Kolben 31 bei seiner Verschiebung in die Kugel 15 hinein den Pumpendruck erzeugt. Der das Steuerteil 46 tragende Schaft des Kolbens 31 ist in der Zylinderbohrung einer Pumpenhülse 47 geführt, die in einer sich parallel zur Kolbenanordnung 33 erstreckenden Ausbohrung 48 eingesetzt ist, in deren Innenwand im Bereich eines Druckraumes 49 eine Ringnut 51 eingearbeitet ist, die mit einem Kraftstoffzuführungskanal in Verbindung steht und in die die Kraftstoffkanalabschnitte 45 münden. In einem Abstand vom inneren Ende der Pumpenhülse 47 weist diese an ihrem Umfang eine Schulter auf, an der sich das innere Ende einer Druckfeder 52 abstützt, deren äußeres Ende gegen einen im Querschnitt U-förmigen Federteller 50 wirkt, der auf den Kolben 31 aufgesteckt und axial unverschieblich an diesem befestigt ist. Mit dieser Druckfeder 52 ist die Kolbenanordnung 33 bezüglich ihrer Aufnahme in der Kugel 15 nach außen gegen den allgemein mit 53 bezeichneten Pumpenantrieb in Form einer Nockenbahn an einem Nockenring 54 vorgespannt, die an der der Kolbenanordnung 33 gegenüberliegenden Wand des Freiraumes 34 befestigt und axial durch einen Sicherungsstift 55 gesichert ist, der in eine Umfangsnut 56 des Nockenrings 54 einfaßt.

Der Einspritzpumpe 27 ist eine allgemein mit 61 bezeichnete Spritzmengen-Verstellvorrichtung zugeordnet mit folgenden, am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Teilen, nämlich einem den Lagerzapfen 14b umgebenden, an einer Innenwand 62 des Deckels 2 axial zur Rotationsachse 32 mittels einer aus Verfahrensgründen nicht dargestellten Verstellvorrichtung verschiebbar gelagerten Spritzmengen-Verstellring 63, einer koaxial zur Längsache 43 der Kolbenanordnung 33 angeordneten Regelhülse 64, die mit einem radial außen angeordneten Gleitstück 65 in einer innenseitigen Umfangsnut 66 des Verstellrings 63 gegenüber letzterem axial unverschieblich gehalten ist, und einer Mitnahmeverbindung 67 zwischen der Regelhülse 64 und dem Kolben 31, die eine axiale Verschiebung des Kolbens 31 zuläßt, jedoch eine relative Verdrehung des Kolbens 31 gegenüber der Regelhülse 64 verhindert. Diese Mitnahmeverbindung 67 wird durch einen die Regelhülse 64 quer in schrägen oder kurvenförmigen Führungsschlitzen 68 durchfassenden Regelbolzen 69 gebildet, der das dem Rollenstößel 38 zugewandte gabelförmige und in die Regelhülse 64 einfassende Gabelende 71 des Kolbens 31 durchfaßt. Die Regelhülse 64 ist axial verschiebbar in der Ausbohrung 48 gelagert. Der Rollenstößel 38 ist in der Regelhülse 64 axial verschiebbar gelagert, wobei der Querbolzen 41 die radial innere Wand der Regelhülse 64 in einem Längsschlitz 72 durchfaßt und in eine Längsnut 73 bezüglich der Längsachse 43 der Kolbenanordnung 33 axial verschiebbar einfaßt, wodurch der Rollenstößel 38 und auch die Regelhülse 64 axial verschiebbar, jedoch drehgesichert sind.

Die Einspritzdüse 29 ist bezüglich dem Mittelpunkt 74 der Kugel 15 radial ausgerichtet, wobei sie gegenüber der den Mittelpunkt schneidenden Rotationsebene des Kugeldrehschiebers 3 zur der Kolbenanordung 33 abgewandten Seite um einen Winkel w geneigt ist. Ein die Einspritzdüse 29 enthaltender Düsenhaltekörper 75 lagert eine axial verschiebbare Ventilnadel 76, die durch eine Druckfeder von innen gegen eine Ventilöffnung 77 vorgespannt ist.

Funktion

Der Kraftstoff wird von einer Niederdruckkraftstoffpumpe - nicht dargestellt - angesaugt und in eine in den Zylinderkopfhälften 2.1, 2.2 befindliche innere Ringnut 78 gedrückt. Von dort gelangt er über eine radiale Zuführbohrung 79 in eine Kraftstoffleitung 82. Eine Radialdichtung 84 - 2 Stück spiegelbildlich zueinander montiert, alternativ einstückig in Sonderanfertigung - dichten die kraftstofführenden Teile gegen den Zylinderkopfraum und den Hohlraum des Kugeldrehschiebers 3 ab. Der Krafstoff fließt nun in die Ringnut 51 und von dort über die am Umfang verteilten Kanalabschnitte 45 des Pumpenzylinders 47 in den vor dem Kolben 31 liegenden Druckraum 49. Der Rollenstößel 38, welcher mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit entsprechend der Kugel 15 auf dem Nockenring 54 umläuft, drückt nun den Kolben 31 beim Überlaufen des Nockens auf dem Nockenring 54 in Richtung seines oberen Totpunktes. Der durch eine am Kolben 31 angeordnete Steuerkante 44 abgesteuerte, noch im Druckraum 49 befindliche Kraftstoff wird nun durch die Druckleitung 85 zum Düsensitz der Düsennadel 76 gefördert.

Durch den Druck des Kraftstoffes wird die Düsennadel 76 gegen die Kraft einer Druckfeder 86 angehoben. Der Kraftstoff strömt axial durch die Spritzlöcher 77 in den Verbrennungsraum und leitet die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches in bekannter Weise ein. Sinkt der Kraftstoffdruck infolge der Beendigung des Hubes des Pumpenkolbens 31 ab, drückt die Druckfeder 86 die Düsennadel 76 auf deren Sitz zurück; der Einspritzvorgang ist beendet.

Der Öffnungsdruck der Einspritzdüse 29 wird durch die Vorspannung der Druckfeder 86 bestimmt. Das Einstellen des Öffnungsdruckes geschieht durch Beilegen von Einstellscheiben 88. Kraftstoff, welcher durch das Lager der Düsennadel 76 im Düsenhaltekörper 75 in den Druckfederraum gelangt (leckt), wird über einen hohlgebohrten Fixierbolzen 89 und eine Leckölbohrung zu einer Leckölrückführleitung 81 der Kraftstoffleitung 82 gefördert. Gleiches gilt für das Lecköl, das in der Passung zwischen den Pumpenkolben 31 und dem Pumpenzylinder 47 entsteht. Dieses Lecköl wird über eine Leckölleitung (radiale Kanäle, Ringkanal) der Kraftstoffleitung 82 zugeführt.

Die Drehzahlverstellung, entsprechend Einspritzmengenverstellung geschieht durch Verdrehen des Spritzmengenverstellringes 63 durch eine - hier nicht dargestellte - Regeleinrichtung. Der Spritzmengenverstellring 63 wird bei der Drehung durch die im Zylinderkopf-Unterteil 2.2 und Zylinderkopfoberteil 2.1 gleichmäßig auf dem Umfang verteilten, in Löchern in der Innenwand des Deckels 2 eingesteckten, vorzugsweise drei Gleitbolzen 95, die in Gleitnuten 96 mit schraubenförmiger Steigung einfassen, in Axialrichtung verschoben. Das Gleitstück 65, welches in der Umfangsnut 66 im Spritzmengenverstellring 63 gelagert ist, wird dabei ebenfalls axial verschoben und verfährt dabei die Regelhülse 64. Die Mitnahmeverbindung (Drehung) 67 hat neben der Lagerung des Rollenstößels 38 die Aufgabe, die Regelhülse 64 axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar zur Kugel 15 zu halten. Die Regelhülse 64 weist, ähnlich wie der Spritzmengenverstellring 63 , zwei sich gegenüberliegende Führungsschlitze 68 mit schraubenförmiger Steigung zur Aufnahme des Regelbolzens 69 auf. Durch diese Schlitze 68 wird der Regelbolzen 69 von der Axialbewegung der Regelhülse 64 in eine Drehbewegung gewandelt, welche mittels einer, den Regelbolzen 69 umgreifenden Gabelnut des Pumpenkolbens 31 diesen ebenfalls verdrehen läßt. Durch diese Verdrehung kommen die Steuerkanten 44 des Pumpenkolbens 31 und die radialen Kanalabschnitte 45 der Ringnut 51 zu unterschiedlichen Überdeckungen in an sich bekannter Weise, und damit zu entsprechenden Kraftstoffördermengen.

Die Spritzzeitpunktverstellung (dabei wird der Einspritzbeginn weiter vor den Zünd-OT gelegt), notwendig bei Motoren mit größeren Drehzahlbereichen, wird durch Verdrehen des Nockenringes 54 ermöglicht. Eine hier nicht dargestellte Vorrichtung greift von außen, z. B. über Hebel in den Nockenring 54 ein und verdreht diesen. Die umlaufende Umfangsnut 56, in die vorzugsweise drei gleichmäßig am Umfang verteilte Stifte 55 eingreifen, verhindert eine axiale Verschiebung des Nockenringes 54. Durch die Drehung des Nockenringes 54 ergibt sich eine Verschiebung des Nockens und damit ein früheres oder späteres Überfahren des Rollenstößels 38 was zu einer Änderung des Einspritzzeitpunktes führt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 bis 6:

Der Aufbau ist bis auf die als Membranventil unartifizierte Einspritzdüse 240 und die anders geartete Einspritzpumpe 230 gegenüber den vorausgehenden Beschreibungen weitgehend identisch.

Funktion

Der Kraftstoff gelangt über Kraftstoffkanäle 221, 223 zu einem Saugventil 224 und in eine Kraftstoffleitung 225 sowie in einen Pumpenraum 226. Ein durch die Federkraft einer Kolbenfeder 232 zurückbewegter Pumpenkolben 236 saugt den Kraftstoff an. Überfährt die Einspritzpumpe 230 den Nocken des Nockenringes 251, dann drückt ein Übertragungsbolzen 237 den Pumpenkolben 236 in Richtung OT und damit den Kraftstoff über ein Druckventil 235 in eine Druckleitung 244 und von dort über die Einspritzdüse 240 in den Brennraum.

Claims (21)

1. Brennkraftmaschine, vorzugsweise Diesel-Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine mit innerer Verbrennung und mit einzeln bzw. in Reihe angeordneten Zylindern, mit einer eine Einspritzpumpe und eine Einspritzdüse umfassenden Einspritzvorrichtung sowie mit mindestens einem rotierenden Steuerelement je Zylinder für die Gasladungswechselvorgänge, das zwischen Zylinderblock und Zylinderdeckel oder in letzterem mit einer zur Zylinderachse senkrecht liegenden Rotationsachse angeordnet ist und zwischen zwei sich rotationsaxial erstreckenden Zapfen einen mit den Zapfen in fester Verbindung stehenden Steuerkörper aufweist, wobei den Steuerkörper und die Zapfen gleichförmig umgebende Gegenflächen im Zylinderkopf vorgesehen sind und jeder Zapfen von einem sich axial erstreckenden Gaskanal durchsetzt ist, der jeweils in einen krümmerförmigen, im Steuerkörper angeordneten Gaskanal übergeht, der an der Oberfläche des Steuerkörpers mit einer Öffnung austritt, wobei Mittel zur Übertragung einer Rotationsbewegung von einer Kurbelwelle auf das Steuerelement vorgesehen sind und der Steuerkörper als hohlkugelförmiger Kugeldrehschieber ausgebildet ist, in dem die Einspritzdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Einspritzpumpe (27, 230) im Kugeldrehschieber (3) gelagert ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) axial versetzt neben der Einspritzdüse (29, 240) angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) einen axial verschiebbaren Kolben (31, 236) aufweist, der sich im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (32) des Kugeldrehschiebers (3) erstreckt.

4. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) in dem die Zapfen (14a, 14b) radial überragenden Körperteil des kugelförmigen Steuerkörpers (15) angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß axial seitlich neben dem kugelförmigen Steuerkörper (15) ein den zugehörigen Zapfen (14b) umgebender Ringfreiraum (34) vorgesehen ist und die Einspritzpumpe (27, 230) sekantial aus dem Steuerkörper (15) herausragt und in den Ringfreiraum (34) hineinragt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (15) einen seitlichen, den zugehörigen Zapfen (14b) umgebenden, vorzugsweise zylindrischen Ringansatz (36) aufweist, aus dessen im wesentlichen radialer Stirnfläche (35) die Einspritzpumpe (27, 230) herausragt.

7. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) durch einen Nockenring (54) angetrieben wird, der am Zylinderdeckel (2) oder einem Anbauteil desselben gehalten ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenring (54) durch eine Verstellvorrichtung in Umfangsrichtung des Kugeldrehschiebers (3) verstellbar ist.

9. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Einspritzdüse (29, 240) bezüglich des kugelförmigen Steuerkörpers (15) radial verläuft.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Einspritzdüse (29, 240) zur der der Einspritzpumpe (27) abgewandten Seite geneigt ist.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (29, 240) und die Einspritzpumpe (27, 230) in einer sich längs der Rotationsachse (32) des Kugeldrehschiebers (3) erstreckenden Ebene liegen.

12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdüse (29) eine Düsennadel (76) zugeordnet ist, die elastisch in seine Schließstellung vorgespannt ist und durch den Einspritzdruck zu öffnen ist.

13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die vorzugsweise mit einem kegelförmigen Abschnitt in die Düsenöffnung (77) ragende Düsennadel (76) einen der Düsenöffnung (77) abgewandten Führungsabschnitt sowie einen der Düsenöffnung (77) zugewandten, gegenüber dem Führungsabschnitt verjüngten, einen koaxialen Kanal des Düsenhaltekörpers (75) mit radialem Spiel durchsetzenden Nadelabschnitt aufweist und daß der Kanal mit dem Druckraum (49) der Einspritzpumpe (27) verbunden ist.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (240) durch ein Membranventil gebildet ist, vorzugsweise mit einer Membran, die in der Schließstellung mit dem Rand einer zentralen Öffnung an einem dazu koaxialen Düsenstift anliegt.

15. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) und die Einspritzdüse (29, 240) in einem oder jeweils einem von der Innenwand des hohlkugelförmigen Steuerkörpers (15) radial einwärts vorstehenden Vorsprüngen angeordnet sind.

16. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kugeldrehschieber (3) wenigstens ein die Wandungen der Einspritzpumpe (27, 230) und/oder Einspritzdüse (29, 240) oder die letztere aufnehmenden Vorsprünge wenigstens teilweise umgebender Kühlkanal (8.4) erstreckt, der vorzugsweise mit Kühlkanälen (9) des Zylinderblocks (4) der Brennkraftmaschine verbunden ist.

17. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (2) aus einem axial zum Kugeldrehschieber (3) geteilten Deckeloberteil (2.1) und Deckelunterteil (2.2) gebildet ist, daß im Deckelunterteil (2.2) ein sich von dem kugelförmigen Steuerkörper (15) zum Verbrennungsraum (87) erstreckender Durchlaßkanal vorgesehen ist, und daß dieser Durchlaßkanal durch eine im Deckelunterteil (2.2) vorzugsweise um seine Mittelachse drehbar in einer Ringnut im Deckelunterteil (2.2) angeordnete Ringdichtung (12) abgedichtet ist.

18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (12) zur der der Einspritzpumpe (27, 230) abgewandten Seite hin geneigt, vorzugsweise koaxial zur Achse der Einspritzdüse (29, 240) angeordnet ist.

19. Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei mehrere Zylinder in einer Reihe angeordnet sind und jedem Zylinder ein sich quer zur Reihe erstreckender Kugeldrehschieber (3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Steuerkörper (15) benachbarter Kugeldrehschieber (3) gegenüber den zugehörigen Zylinderachsen axial in einander entgegengesetzte Richtungen versetzt sind.

20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230) jeweils auf der Seite des kugelförmigen Steuerkörpers (15) angeordnet sind, die in die Versetzungsrichtung weist.

21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal im Deckelunterteil (2.2) zu der Seite hin schräg oder gekrümmt ist, in die der zugehörige Steuerkörper (15) versetzt ist.