DE385172C - Regelungsvorrichtung fuer Einspritzverbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. NOVEMBER 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 b GRUPPE

(B 104641 I\4ßb)

Benz & Cie., Rheinische Automobil- u. Motoren-Fabrik Akt-Ges. in Mannheim.

Regelungsvorrichtung für Einspritzverbrennungskraftmaschinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Mai 1922 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Regelung der Brennstoffpumpe im Zusammenhang mit der Steuerung beim Anlassen von solchen Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Pumpe den Brennstoff während des Höchstdruckes der Verdichtung ohne Zuhilfenahme von Einblaseluft unmittelbar in den Zylinder oder eine Zündkammer einstäubt und ohne wesentliche Druckerhöhung verbrennt. Das Andrehen solcher Motoren von Hand stößt auf

besondere Schwierigkeiten, da es zunächst nahezu ausgeschlossen ist, ohne besondere Hilfsmittel den hohen Verdichtungsdruck zu überwinden. Es ist nun für Maschinen, die mit Druckluft angelassen werden, schon vorgeschlagen worden, um eine Erhöhung der Verdichtungsendspannung mit abnehmender Druckluftfüllung zu erreichen, den Antrieb des Druckluftaulafiventils und des ίο Organs zur Verminderung der \^rerdichtung voneinander abhängig zu machen. Zu diesem Zweck kann das Auslaßventil, auf das es bei vorliegender Erfindung allein ankommt, so gesteuert werden, daß seine Öffnungszeit entwedei dem normalen Betrieb entspricht, oder daß sie mittels eines zweiten Nockens vergrößert wird, damit sich bei Beginn des Anlassens und größter Druckluftfüllung eine kleine Verdichtung ergibt. Außerdem kann das Ventil dauernd angehoben werden, um ein Pendeln des abgestellten Motors zu verhindern, sobald das Schwungradmoment zurüberwindung der Verdichtung nicht mehr ausreicht. Diese drei verschiedenen Abstufungen in der Eröffnungsdauer des Auslaßventils werden nun auch nach der Erfindung benutzt, freilich in wesentlich anderer Form. Zunächst vvird das Auslaßventil dauernd angehoben, bis lie Maschine in Schwung gekommen ist, und alsdann wird das Ventil so gesteuert, daß im Z}dinder nur eine dem normalen Betrieb gegenüber verminderte Verdichtung entsteht. Nun kann man anfangen. Brennstoff zu geben. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Maschinen, die mit Druckluft angelassen werden, gleichzeitig mit der Druckluft etwas Brennstoff zu geben oder erst etwas Druckluft zuzuführen und erst dann, wenn der Maschine ein genügender Bewegungsimpuls erteilt ist, den Brennstoff anzustellen. Nach der Erfindung wird dagegen, wie schon oben beschrieben, der Brennstoff angestellt, sobald man vom Andrehen mit völlig geöffnetem Auspuffventil /.UUi Betrieb mit verminderter Verdichtung übergegangen ist. Sobald dann die Maschine eine gewisse Drehzahl erreicht hat, kanu sie auf volle Verdichtung umgeschaltet werden. Es hat sich nun im praktischen Betrieb gezeigt, daß nach Einsetzen der vollen Verdich- ' tung mitunter außerordentlich hohe Drücke entstehen, die für den Bestand der Maschine j gefährlich werden können, falls die Drehzahl des Motors noch nicht genügend hoch war. Es ist dies wohl dadurch zu erklären, daß der in der Periode der verminderten Verdichtung zu- ' geführte Brennstoff nicht vollständig verbrennt, und daß dieser im Zylinder verbliebene überschüssige Brennstoff nach Einsetzen der ; vollen \^rerdichtung explosionsartig zündet. Daß die hohen Explosionsdrücke nur bei niederen Drehzahlen auftreten, dafür lassen sich mancherlei Erklärungen geben. Bei hoher Drehzahl wird der Zylinder besser ausgespült, und es bleibt mithin auch bei unvollständiger Verbrennung kein Brennstoff im Zylinder zurück. Die bei der Verdichtung entstehende Temperatur ist etwas höher infolge der geringeren Wärmeabgabe an die gekühlten Zylinderwände, und auch die Verdichtung ist etwa- höher infolge der geringeren Undichtigkeitsverluste am Kolben. Durch die entstehenden Wirbelungen werden Luft und Brennstoff besser gemischt. Alle diese Umstände l:e-

: günstigen bei höheren Drehzahlen eine gute, restlose Verbrennung des zugeführten Brennsteifes. Ferner erfordert auch das Entstehen ion hohen Explosionsdruck«! eine gewisse 7eit, die niedere Drehzahlen voraussetzt.

Das besondere Verfahren und die Mittel, um diesen Zweck zu erreichen, bilden nun den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Das Anlassen in drei Stufen, wie es durch unser Verfahren bedingt ist, läßt sich beispielsweise durch Anordnung verschiedenartiger Nocken auf einer verschiebbaren Steuer-. welle oder auch durch andere Mittel erzielen. Mit dieser verschiebbaren Steuerwelle oder den entsprechenden Organen ist nun das Regelungsgestänge der Brennstoffpumpe in der Weise verbunden, daß die Pumpe bei vollständig angehobenem Auspuffventil überhaupt keinen Brennstoff liefert, bei verminderter Verdichtung nur eine geringe Menge und erst hei voller Verdichtung auf ihre volle Förderleistung kommt. Gleichzeitig ist noch durch besondere Vorrichtungen o. dgl. Vorsorge getroffen, daß die Umschaltung auf volle Verdichtung erst dann erfolgt, nachdem der Motor auf eine entsprechende Drehzahl gekommen ist. Hier kann man zwei Wege einschlagen: ioo entweder man verlangsamt das Umschalten derartig, daß der Motor Zeit findet, sich zu beschleunigen, beispielsweise indem der Umschaltmechanismus vermittels einer Schraubenspindel 1>etätigt wird, deren Verstellen schon an sich eine gewisse Zeit erfordert, oder indem man unter Zwischenschalten eines Fliehkraftreglers das Umschalten unmittelbar von der schon erreichten höheren Drehzahl abhängig macht.

Jede der beiden Lösungen soll nun an Hand einer beispielsweise dargestellten Ausführungsform näher beschrieben werden. Die Abb. ι zeigt die Umstellung von Hand. Auf der verschiebbaren Steuerwelle α sind die Nocken / für normalen Betrieb (hohe Verdichtung), k für verminderte Verdichtung und / für dauernd geöffnetes Auslaßventil aufgekeilt. Auf den Nocken läuft die Rolle m des Ventilhebels oder Ventilstößels. Die Steuerwelle α kann durch Umlegen des zweiarmigen Hebels b mittels der Zugstange h in ihrer

Längsrichtung verschoben werden. Die ; Feder e sucht die Steuerwelle ständig in die in der Zeichnung wiedergegebene Betriebsstellung zu ziehen. Durch die an den Hebel b angelenkte Zugstange c wird der Regulierhebel d der Brennstoffpumpe f verstellt. Mit 1,2 und 3 sind die entsprechenden Stellungen für normalen Betrieb mit hoher Verdichtung (Vollförderung der Pumpe), verminderte Verdichtung (Teilförderung der Pumpe) und dauernd geöffnetes Auslaßventil (keine Förderung der Pumpe) bezeichnet. Die Regelung der Brennstoffpumpe ist derartig ausgebildet, daß ein Überweg des Hebels d über die Lage 1 hinaus, etwa bis i^a, ohne Einfluß auf die Pumpenleistung bleibt. Damit wird es ermöglicht, daß man beispielsweise durch Verändern der Länge der Zugstange c und Verlegen des Angriffspunktes am Hebel b, etwa von n^x nach 0 oder p, den Punkt 2 versetzen, d. h. die Förderung der Pumpe bei verminderter \^Terdichtung verändern kann, ohne die Leistung bei voller Verdichtung zu beeinflussen. Der Motor soll so viel Brennstoff erhalten, aber auch nicht _; mehr, daß er in der Zeit des Überganges von j Stufe II auf I die erforderliche Drehzahl an- ^: nimmt.

Die Umschaltung ist so gedacht, daß beim ■ Beginn des Anlassens die Nockenrolle bei III und der Hebel b in 3 steht. Dabei muß die Verschraubung g so weit nach links geschraubt sein, daß sie an die Stellmutter s anstößt. Die Verschraubung g wird dann noch unter Überwindung der Spannung der Feder e in ihre äußerste rechte Stellung niedergedrückt, wobei ihr Knopf auf der Führung r aufsitzt. Nun wird angedreht. Sobald eine gewisse Drehzahl erreicht ist, gibt man die Verschraubung g frei, und nun zieht die Feder e den Hebel b um die Strecke y nach links in die Stellung 2. Die Nockenrolle gleitet ebenfalls in die Stellung II, und der Motor wird mit verminderter Verdichtung weitergedreht. Sobald nun der Motor zündet, wird durch Drehen der Verschraubung g der Hebel b allmählich in die Stellung 1 übergeführt und damit der Motor auf volle Verdichtung gebracht.

Die Umschaltung mittels eines Fliehkraft- _; regiere ist in Abb. 2 in der Stellung bei Beginn des Andrehens wiedergegeben. Die Muffe d' des Fliehkraftreglers stützt sich ■ gegen das kugelförmige Ende o' des Winkelhebels V, n' und ist damit der Wirkung der Feder f unterworfen. Der die Steuerwelle a verstellende zweiarmige Hebel V ist an seinem einen Ende gegabelt. Der eine Zinken V der Gabel legt sich gegen den Arm I' des Winkelhebels, der zweite i' gegen den Kolben ti. Damit ist die Feder g' vorläufig ausgeschaltet. Sobald nun der Motor beim Andrehen eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, hebt sich der Arm/' des Winkelhebels so weit- an, daß der Zinken k' in die Rast des Armes ΐ des Winkelhebels einspringt und sich gegen die Fläche p' legt. Damit verstellt der Hebel V die Steuerwelle a' auf verminderte Verdichtung, und der Kolben ti bewegt sich so weit nach rechts, daß die Zugstange c die Brennstoffpumpe einschaltet. Bei einem weiteren Ausschlag des Fliehkraftreglers gleitet der Zinken k' auch von der Fläche p' ab. Damit gibt der Winkelhebel den Hebel b' frei, der nun die Steuerwelle unter der Wirkung der Feder e' in ihre äußerste linke Stellung I — entsprechend der vollen Verdichtung ·— verschiebt. Gleichzeitig gibt auch der Zinken ι den Kolben ti frei, und es stellt sich ein unmittelbarer Kraftschluß vom Kolben ti durch die Kugel 0 zur Reglermuffe d' her. Damit ist der Regler der Einwirkung der beiden Fedem g' und /' unterworfen. Mit der Verschiebung des Kolbens ti nach rechts stellt die. Reglerstange c die Brennstoffpumpe auf volle Förderleistung um. Die Zugstange q^r mit Handgriff dient dazu, um vor Beginn des Andrehens Steuerwelle und Brennstoffpumpe in die hierfür erforderliche Stellung zu bringen.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Regelungsvorrichtung für Einspritzverbrennungskraftmaschinen, bei denen der Brennstoff während des Höchstdrukkes der Verdichtung ohne Zuhilfenahme von Einblaseluft unmittelbar in den Zylinder bzw. eine unmittelbar mit dem Zylinder verbundene Zündkammer eingespritzt wird, und bei denen zur Erleichterung des Andrehens der Motor zunächst mit verminderter Verdichtung angelassen wird, wobei das Umschalten auf Betriebsverdichtung erst erfolgen kann, nachdem der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, um dadurch ein Entstehen hoher Explosionsdrücke zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß entweder durch Verstellen von Hand oder selbsttätig unter der Einwirkung eines Fliehkraftreglers in an sich bekannter Weise für das Auslaßventil drei verschiedene Nocken nacheinander in Tätigkeit treten, von denen der erste das Ventil dauernd anhebt, der zweite den Gang des- Motors mit verminderter Verdichtung und der dritte bei voller Verdichtung im normalen Betrieb ermöglicht, und wobei das Regelungsgestänge der Brennstoffpumpe mit der verschiebbaren Steuerwelle derartig verbunden ist, daß bei dauernd geöffnetem Auslaßventil die Brennstoffpumpe keinen Brennstoff fördert, bei verminderter Verdichtung wenig und erst

   bei voller Verdichtung die Brennstoffpumpe nicht mehr beeinflußt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verstellung von Hand ein zweiarmiger Umschalthebel (/>) mit dem Regelungshebel (</) der Brennstoffpumpe (f) durch eine Kupplungsstange (c) verbunden ist, und wobei der innere Anschluß des Pumpenregelungshebels (d) derart ausgeführt ist, daß nach Erreichung der Vollförderung ein kleiner Überweg ohne Einfluß auf die Leistung der Pumpe ist, so daß durch \^reränderung der Länge der Kupplungsstange (V) und Verlegung ihres Angriffspunktes am Doppelhebel (b) die Teilförderung der Pumpe (bei verminderter Verdichtung) verändert werden kann, ohne daß die Vollförderung dadurch beeinflußt wird. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 _i
3. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der | zweiarmige Umschalthebel (b) durch eine Feder ständig in die Betriebsstellung gezogen wird, und wobei zu seiner Verstellung eine Vorrichtung angeordnet ist, die es ermöglicht, das Umschalten vom dauernd geöffneten Auspuffventil zur verminderten Verdichtung und von da zur vollen Ver- ; dichtung in zwei Stufen vorzunehmen, in : der Weise, daß an dem zweiarmigen Hebel ' (b) eine mit Gewinde versehene Zugstange angreift, und wobei auf dieses Gewinde ein Gewindestück aufgeschraubt ist, das beiderseits durch Anschläge begrenzt ist und seinerseits wieder in einer Führung gelagert ist, in der es sich um einen bestimmten Betrag verschieben kann, so daß beim Ingangsetzen des Motors zunächst der Schalthebel seine äußerste Lage einnimmt, bei der das Auslaßventil dauernd geöffnet ist, sodann läßt sich durch Freigeben der Stange (A) unter der Wirkung der Feder (e) der Motor auf verminderte Verdichtung umschalten, alsdann wird durch Verdrehen des Gewindestückes allmählich die Steuerwelle in die der vollen Verdichtung entsprechende Lage übergeführt.
4. 4. Vorrichtung nach, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fliehkraft- · regler unter dem Einfluß von zwei Federn steht, von denen die schwächere vom Beginn des Andrehens an bis zum Verschieben der Steuerwelle auf verminderte oder volle Verdichtung auf den Regler einwirkt, worauf alsdann noch die Wirkung der stärkeren Feder hinzutritt, und wobei für die Zeit der Wirkung der schwächeren Feder die stärkere durch ein vom Regler beeinflußtes Gesperre o. dgl. ausgeschaltet wird.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftregler auf den einen Arm (»') eines unter der Wirkung einer schwächeren Feder (f) stehenden Winkelhebels drückt, dessen anderer Arm (Z') zwei Raste aufweist, und wobei ein unter der Wirkung einer Feder stehender zweiarmiger Hebel (V) derartig angeordnet ist, daß der eine Arm die Steuerwelle (a') verstellt, während der andere Arm gegabelt ist, so daß der eine Zinken (k^r) der Gabel in die Rasten des Winkelhebels einspringen kann, während der andere gegen einen Kolben (K) o. dgl. drückt, der unter der Wirkung einer kräftigen Feder (g') steht und das Regelungsgestänge (c) der Brennstoffpumpe beeinflußt, und wobei zunächst beim Andrehen der Fliehkraftregler nur unter der Wirkung der Feder (/') des Winkelhebels steht und die kräftige Feder (g^r) hinter dem Kolben und damit das Regelungsgestänge (c') und die Brennstoffpumpe in der Stellung ohne Förderung verriegelt ist, und wobei mit steigender Drehzahl der Winkelhebel so verstellt wird, daß die Gabel des doppelarmigen Hebels in die zweite Rast des Winkelhebels einspringt und damit die Brennstoffpumpe auf geringe Förderleistung umgeschaltet und die Steuerwelle auf verminderte Verdichtung umgestellt wird, und wobei dann mit fortschreitender Steigerung der Drehzahl die Gabel des zweiarmigen Hebels (V) den Kolben vollständig freigibt und die Steuerwelle auf volle Verdichtung und die Brennstoffpumpe auf volle Förderleistung umgestellt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.