DE4432635A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine - Google Patents
Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Zweitakt-BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des
Anspruchs 1.
Es ist schon eine
Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Zweitakt-
Brennkraftmaschine bekannt (Sonderdruck aus MTZ,
Motortechnische Zeitschrift, Jahrgang 13, Heft 10, Oktober
1952), bei der eine Brennstoffeinspritzpumpe Brennstoff zu
einem direkt in einen Brennraum der Zweitakt-
Brennkraftmaschine einspritzenden Brennstoffeinspritzventil
fördert. Die Brennstoffeinspritzpumpe ist in sogenannter
Reihenpumpenbauart ausgebildet, bei der jeder Zylinder der
Zweitakt-Brennkraftmaschine über ein separates Pumpenelement
mit Brennstoff versorgt wird. Das Pumpenelement setzt sich
aus einem Pumpenkolben und einem Pumpenzylinder zusammen.
Der Pumpenkolben ist in dem Pumpenzylinder längsverschiebbar
geführt und über ein Antriebselement von einer Nockenwelle
der Zweitakt-Brennkraftmaschine angetrieben. Zum Steuern der
Leistung der Zweitakt-Brennkraftmaschine wird eine in einem
Drosselklappenstutzen drehbar gelagerte Drosselklappe
betätigt, wozu ein Gestänge an der Drosselklappe vorgesehen
ist, das mit einem Gaspedal oder mit einem Gashebel
verbunden ist. Beim Betrieb der. Zweitakt-Brennkraftmaschine
stellt sich im Drosselklappenstutzen ein bestimmter
Unterdruck ein, der von der Drehstellung der Drosselklappe
abhängt, so daß dieser zur Regelung der Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe herangezogen werden kann. Im
angegebenen Stand der Technik wird der Unterdruck
stromabwärts der Drosselklappe entnommen und über eine
Impulsdruckleitung zu einer Verstelleinrichtung geführt. Die
Verstelleinrichtung ist Teil der Brennstoffeinspritzpumpe
und regelt abhängig von dem im Drosselklappenstutzen
herrschenden Unterdruck die Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe. Zum Ändern der Fördermenge wird
der Pumpenkolben gedreht, der an seiner äußeren Mantelfläche
eine Ausnehmung besitzt die in Form einer schräg
verlaufenden Steuerkante ausgebildet ist. Der Pumpenkolben
steuert mittels der Steuerkante eine im Pumpenzylinder
ausgenommene und in einen Pumpenarbeitsraum des
Pumpenkolbens mündende Steuerbohrung ab, wobei die Drehlage
der Steuerkante bezüglich der Steuerbohrung das Förderende
des Pumpenkolbens bestimmt. Durch die Lage des Pumpenkolbens
im Pumpenzylinder wird der Nutzhub und damit die Fördermenge
verändert.
Zum Drehen des Pumpenkolbens ist ein hülsenförmiges
Regelelement vorgesehen, das in seinem Inneren eine zwei
Längsschlitze aufweisende Öffnung hat, an denen ein am
Pumpenkolben ausgebildeter Mitnehmer, beispielsweise in Form
einer Kolbenfahne, axial verschiebbar gleitet und nur bei
einer Drehung des Regelelements an den Längsschlitzen zum
Drehen des Pumpenkolbens angreift. Zum Betätigen des
Regelelements besitzt dieses beispielsweise an seiner
Außenfläche ein angeklemmtes Zahnsegment, an dem eine quer
zu einer Längsachse des Pumpenkolbens im Gehäuse der
Brennstoffeinspritzpumpe untergebrachte Regelstange mit
einer Außenverzahnung eingreift, um bei einer
Längsverschiebung der Regelstange eine Drehung des
Regelelements und des Pumpenkolbens zu bewirken. Im
angegebenen Stand der Technik ist die Regelstange mit ihrem
einen Ende an einer Membran einer Verstelleinrichtung
angebracht, die abhängig vom Unterdruck im
Drosselklappenstutzen die Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe bestimmt. Hierzu trennt die Membran
der Verstelleinrichtung zwei Druckräume, einen
Anschlußdruckraum und einen Stelldruckraum, druckdicht
voneinander ab, so daß bei einer Druckdifferenz zwischen
Anschlußdruckraum und Stelldruckraum die Membran in Richtung
des Druckgefälles bewegt wird. Bei sich bewegender Membran
wird die an der Membran angebrachte Regelstange verschoben,
wobei gleichzeitig das Regelelement gedreht wird, um eine
Verstellung der Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe zu
bewirken. Im angegebenen Stand der Technik wird der
Stelldruckraum mit Umgebungsdruck und der Anschlußdruckraum
mit Unterdruck des Drosselklappenstutzens beaufschlagt, so
daß abhängig von der an der Membran anliegenden
Druckdifferenz eine Verschiebung der Regelstange und über
das Regelelement eine Drehung des Pumpenkolbens erfolgt.
Bei der beschriebenen Leistungsregelung der Zweitakt-
Brennkraftmaschine mittels des Unterdrucks im
Drosselklappenstutzen, ist jedoch nur äußerst aufwendig eine
Anpassung der Fördermenge an sich ändernde Betriebsgrößen
der Zweitakt-Brennkraftmaschine möglich. Hierzu sind
zusätzliche Vorrichtungen notwendig. Beispielsweise kann der
Einfluß des sich bei steigender geodätischer Höhenlage
abnehmenden Umgebungsdrucks und damit abnehmender
Luftfüllung der Zylinder der Zweitakt-Brennkraftmaschine nur
mittels einem zusätzlichen Höhendruckfühler erfaßt werden.
Weiterhin kann der Temperatureinfluß der von der Zweitakt-
Brennkraftmaschine angesaugten Luft nur mittels eines
Temperaturfühlers erfaßt werden, der in Verbindung mit der
Brennstoffeinspritzpumpe die Fördermenge der Lufttemperatur
entsprechend anpaßt. Üblicherweise wird der Temperaturfühler
außerhalb der Brennstoffeinspritzpumpe im
Drosselklappenstutzen untergebracht. Der Temperaturfühler
ist mittels eines Gestänges mit der Regelstange der
Brennstoffeinspritzpumpe verbunden, um diese abhängig von
der Temperatur der angesaugten Luft ausgleichend zu
betätigen, so daß eine Anpassung der Fördermenge an
unterschiedliche Ansauglufttemperaturen erfolgt.
Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß in einfacher Art und Weise eine Anpassung
der Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe an sich
ändernde Betriebsgrößen der Zweitakt-Brennkraftmaschine
erfolgt, wobei sich insbesondere die Anteile schädlicher
Abgasbestandteile und der Verbrauch der Zweitakt-
Brennkraftmaschine deutlich reduzieren.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzvorrichtung
möglich. Vorteilhafterweise ermöglicht eine im Kaltstart der
Zweitakt-Brennkraftmaschine zuschaltbare Starteinrichtung
eine weitere Senkung der schädlichen Abgasbestandteile.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein
schematisches Funktionsbild einer erfindungsgemäßen
Brennstoffeinspritzvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch
eine Brennstoffeinspritzpumpe gemäß einem ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Schnitt
durch die Brennstoffeinspritzpumpe entlang einer Linie III-
III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch die
Brennstoffeinspritzpumpe gemäß einem zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In der Fig. 1 ist ein schematisches Funktionsbild einer
erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzvorrichtung 1 gezeigt,
bei der eine Brennstoffeinspritzpumpe 2 zur
Brennstoffversorgung einer im Schnitt teilweise
dargestellten Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 vorgesehen ist.
Die Brennstoffeinspritzpumpe 2 fördert Brennstoff zu einem
an einem Zylinder 5 der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4
vorgesehenen Brennstoffeinspritzventil 3, das den Brennstoff
direkt in einen Brennraum 12 der Zweitakt-Brennkraftmaschine
4 einspritzt. Die Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 saugt dabei
über ein Ansaugrohr 9 die zur Verbrennung notwendige
Verbrennungsluft in einen Innenraum 10 eines Kurbelgehäuses
11 der Zweitakt-Brennkraftmaschine, aus dem sie über nicht
näher dargestellte Überströmkanäle, von einem im Zylinder 5
verschiebbar untergebrachten Kolben 6 gesteuert, in den
Brennraum 12 eintritt. Die bei der Verbrennung entstehenden
Abgase werden über einen Auslaßkanal 14 aus dem Brennraum 12
abgeführt. Die Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 ist
beispielsweise zum Antrieb handgeführter Antriebsgeräte, wie
Motorkettensägen, Trennschleifer, Freischneidegeräte sowie
von Mopeds, Motorbooten und Rasenmäher oder dergleichen
vorgesehen. Eine Brennstoffvorförderpumpe 15 liefert
Brennstoff zur Brennstoffeinspritzpumpe 2 und setzt sich,
wie in der Fig. 1, innerhalb einer gestrichelt
dargestellten Linie gezeigt ist, aus einem
Niederdruckpumpenteil 17 und einem dem Niederdruckpumpenteil
17 vorgeschalteten Saugpuffer 18 zusammen. Die
Brennstoffvorförderpumpe 15 wird vom im Innenraum 10 des
Kurbelgehäuses 11 pulsierenden Innendruck im Kurbelgehäuse
11 der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 angetrieben, wozu eine
Druckleitung 26 vorgesehen ist, die von einem von einer
Membran 24 begrenzten Arbeitsraum 25 des
Niederdruckpumpenteils 17 zum Innenraum 10 des
Kurbelgehäuses 11 führt. Die Membran 24 steuert über einen
Stößel 27 eine Pumpenmembran 28, die eine Pumpenkammer 29
begrenzt. Die Pumpenkammer 29 steht über ein Saugventil 30
mit einem Brennstoffzulauf 31 in Verbindung, der aus einem
Brennstoffbehälter 32 den Brennstoff zuführt. Über ein
Druckventil 33 und eine Niederdruckleitung 34 wird der
Brennstoff in Richtung eingezeichneter Pfeile 39 zu einem
Niederdruckanschluß 35 der Brennstoffeinspritzpumpe 2
geführt, wobei von dem Niederdruckpumpenteil 17 überschüssig
geförderter Brennstoff in Richtung eingezeichneter Pfeile 40
in einer vorgesehenen Brennstoffrücklaufleitung 37 über ein
Rücklaufventil 36 von der Brennstoffeinspritzpumpe 2 zum
Brennstoffbehälter 32 zurückströmt.
Die Brennstoffeinspritzpumpe 2 und das
Brennstoffeinspritzventil 3 entsprechen in ihrem
prinzipiellen Aufbau bekannter Dieseltechnologie. Da der
Brennstoff nicht mehr über einen sonst üblichen Vergaser in
das Ansaugrohr 9 in Form eines mit Öl vermischten
Brennstoff-Luft-Gemisches in den Brennraum 12 eingeführt
wird, sondern direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird
und daher nicht mehr mit einer Zylinderinnenwand 41 der
Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 in Berührung kommt, ist eine
Schmierölpumpe 42 erforderlich. Die Schmierölpumpe 42
fördert Öl zum Kurbelwellenlager, Pleuellager,
Kolbenbolzenauge und insbesondere an die Zylinderinnenwand
41. Die Schmierölpumpe 42 wird beispielsweise von einer in
der Fig. 1 gestrichelt dargestellten Kurbelwelle 43 der
Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 angetrieben, welche über ein
Pleuel 44 die Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 6 in eine
Drehbewegung der Kurbelwelle 43 wandelt. Die Schmierölpumpe
42 besitzt zum Pumpen des Öls eine Förderschnecke, die an
ihrem Ende beispielsweise eine Kegelverzahnung hat. Die
Kegelverzahnung greift in eine an der Kurbelwelle 43
vorgesehene Stirnverzahnung ein, um das Öl mittels der
Förderschnecke aus einem Ölbehälter 45 und beispielsweise
vorgesehene Ölfilter 46 über ein Druckventil 47 zu fördern.
In den Ausführungsbeispielen ist die
Brennstoffeinspritzpumpe 2 als sogenannte
Steckeinspritzpumpe ausgebildet. Wie in der Fig. 2
dargestellt ist, bilden ein Pumpenkolben 55 und ein
Pumpenzylinder 56 ein einzelnes Pumpenelement, welches den
Brennstoff zur beispielsweise einzylindrig ausgebildeten
Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 fördert. Es ist auch möglich,
die Brennstoffeinspritzpumpe in sogenannter
Reihenpumpenbauart auszubilden, bei der für jeden Zylinder
ein einzelnes Pumpenelement vorgesehen ist, welche in Reihe
hintereinanderliegend angeordnet in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht werden. Wie in der Fig. 1 dargestellt
ist, wird die Brennstoffeinspritzpumpe 2 in bekannter Weise
von einem an der Kurbelwelle 43 angebrachten Nocken 53 über
ein Antriebselement 50 der Brennstoffeinspritzpumpe 2
angetrieben. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, setzt sich
das Antriebselement 50 aus einem in einer Hülse 61
längsverschiebbaren Stößel 51 zusammen, der über einen
Federteller 52 und über eine Kolbenfeder 54 an den Nocken 53
der Kurbelwelle 43 angedrückt wird, um durch die
exzentrische Form des Nockens 53 den Stößel 51 auf- und
abwärts zu bewegen. Durch die Formgebung des Nockens 53 ist
es weiterhin möglich, die Dauer der Brennstoffeinspritzung,
die Leistung und die Geschwindigkeit der Förderung der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 einzustellen.
Der Stößel 51 treibt den Pumpenkolben 55 an, um Brennstoff
über eine Förderleitung 60 zum Brennstoffeinspritzventil 3
zu fördern. Hierzu ist der Pumpenkolben 55 entlang einer
mittig durch den Pumpenkolben 55 verlaufenden Längsachse 67
längsverschiebbar im Pumpenzylinder 56 untergebracht und
begrenzt mit einer im Pumpenzylinder 56 gelegenen
Endstirnfläche 57 einen Pumpenarbeitsraum 58 im
Pumpenzylinder 56. Der Pumpenkolben 55 ist mit äußerster
Genauigkeit in den Pumpenzylinder 56 eingepaßt, so daß der
Pumpenkolben 55 selbst bei hohen Drücken und niedrigen
Drehzahlen der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 dichthält und
keine weitere Dichtung nötig ist. Der Pumpenkolben 55 ist an
seinem unteren Ende über ein Kopfstück 62 am Stößel 51 frei
drehbar gehalten, wobei die Kolbenfeder 54 über den am
Pumpenzylinder 56 gehaltenen Federteller 52 an einem
Kopfteller 59 im Bereich seines Kopfstücks 62 angreift, so
daß beim Arbeitshub des Pumpenkolbens 55 die Kolbenfeder 54
gespannt wird. Die Kolbenfeder 54 führt nach dem Arbeitshub
den Pumpenkolben 55 wieder in seine Ausgangslage zurück,
wobei die Kolbenfeder 54 den Stößel 51 dauernd gegen den
Nocken 53 drückt, so daß dieser nicht vom Nocken 53 abhebt
oder Sprünge macht.
In den Pumpenarbeitsraum 58 mündet eine Steuerbohrung 65 und
eine Ablaufbohrung 66, die entlang einer quer zur Längsachse
67 orientierten Steuerachse 75 zueinander fluchtend aus dem
Pumpenzylinder 56 ausgenommen sind. Der Pumpenzylinder 56
und der innenliegende Pumpenkolben 55 sind in einem Gehäuse
70 der Brennstoffeinspritzpumpe 2 untergebracht. Von dem in
Fig. 1 dargestellten Niederdruckpumpenteil 17 strömt
geförderter Brennstoff über den Niederdruckanschluß 35 zum
in Fig. 2 dargestellten Pumpenkolben 55 in einen zwischen
dem Gehäuse 70 und dem Pumpenzylinder 56 gelegenen Ringraum
69 und von diesem zur Steuerbohrung 65. Die Ablaufbohrung 66
ist beispielsweise ebenfalls mit dem Ringraum 69 und mit der
Steuerbohrung 65 verbunden, um den bei der Förderung des
Pumpenkolbens 55 abgesteuerten Brennstoff zum Beispiel über
einen mit der Ablaufbohrung 66 verbundenen, nicht näher
dargestellten Ablaufanschluß am Gehäuse 70 in die
Brennstoffrücklaufleitung 37 abzugeben, in welcher der
Brennstoff zum Brennstoffbehälter 32 zurückströmt. Der
Pumpenkolben 55 hat zum Absteuern des Brennstoffs eine
Bohrung 71, die zentrisch im Pumpenkolben 55 ausgenommen ist
und eine aus einer Mantelfläche 72 des Pumpenkolbens 55
ausgenommene Steuerkante 73. Die Steuerkante 73 ist in der
Fig. 2 teilweise sichtbar dargestellt und beispielsweise
als sogenannte oben liegende Steuerkante 73 ausgebildet. Die
Bohrung 71 erstreckt sich von der Endstirnfläche 57 in
Richtung des Stößels 51, beispielsweise parallel zur
Längsachse 67 bis zur Steuerkante 73, die schräg zur
Längsachse 67 verläuft.
Der Aufbau und die Arbeitsweise einer mit einem Pumpenkolben
55 mit Steuerkante 73 und Steuerbohrung 65 arbeitenden
Brennstoffeinspritzpumpe 2 ist dem Fachmann aus der
Dieseltechnologie bekannt und wird daher im folgenden nur
kurz beschrieben. Der über die Steuerbohrung 65 in den
Pumpenarbeitsraum 58 einströmende Brennstoff wird vom
Pumpenkolben 55 bei seiner nach oben gerichteten Bewegung
verdichtet, wobei ein den Pumpenarbeitsraum 58 begrenzendes
Druckventil 85 zunächst geschlossen bleibt. Dabei
beaufschlagt eine Druckfeder 87 des Druckventils 85 einen
beispielsweise in Form einer Kugel ausgebildeten
Ventilschließkörper 86, so daß eine Verbindung 76 vom
Pumpenarbeitsraum 58 zu einer in einem Förderteil 77 der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 vorgesehenen Förderbohrung 63
geschlossen wird. Nach dem Förderbeginn des Pumpenkolbens 55
öffnet der Ventilschließkörper 86 bei einem von der
Druckfeder 87 vorgebbaren Druck, damit Brennstoff vom
Pumpenarbeitsraum 58 zur Verbindung 76 und am Druckventil 85
vorbei in die Förderbohrung 63 gelangt. Anschließend strömt
der Brennstoff von der Förderbohrung 63 in die an die
Förderbohrung 63 angeschlossene Förderleitung 60 zum
Brennstoffeinspritzventil 3.
Die Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe 2 läßt sich
durch die Drehstellung der Steuerkante 73 des Pumpenkolbens
55 zur Ablaufbohrung 66 einstellen, wobei die Steuerkante 73
bekanntermaßen den Zeitpunkt des Förderendes des in den
Pumpenarbeitsraum 58 über die Steuerbohrung 65 eingeströmten
Brennstoffs absteuert, so daß der Förderhub des
Pumpenkolbens 55 und damit die Fördermenge durch Verdrehen
des Pumpenkolbens 55, beziehungsweise der Steuerkante 73,
einstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel fördert die
Brennstoffeinspritzpumpe 2 Brennstoff mit einem Druck von
etwa 35 bar in die Förderleitung 60 zum
Brennstoffeinspritzventil 3.
Zum Drehen des Pumpenkolbens 55 dient ein drehbares
Regelelement 80, das beispielsweise in Form einer den
Pumpenkolben 55 teilweise umfassenden Regelhülse ausgebildet
ist. Das Regelelement 80 wird von der Kolbenfeder 54 und dem
Federteller 52 an den Pumpenzylinder 56 angedrückt. Die
Verbindung des Regelelements 80 mit dem Pumpenkolben 55 ist
dabei derart gestaltet, daß eine axiale Verschiebbarkeit des
Pumpenkolbens 55 stets möglich ist, wohingegen bei einer
Drehung des Regelelements 80 auch eine Drehung des
Pumpenkolbens 55 erfolgt. Hierzu sind beispielsweise zwei
Längsschlitze aus einer Innenwandung des Regelelements 80
ausgearbeitet, in denen ein Kolbenmitnehmer 74, eine
sogenannte Kolbenfahne, axial gleitend geführt ist, die bei
einer Drehung an den Längsschlitzen des Regelelements 80
angreift, um eine entsprechende Drehung des Pumpenkolbens 55
zu bewirken.
Wie in der Fig. 3, einer Schnittdarstellung entlang einer
Linie III-III in Fig. 2, dargestellt ist, besitzt das
Regelelement 80 an seiner Außenfläche 81 eine Eingriffsnut
83, die sich in die Zeichenebene der Fig. 3 hinein
erstreckt und beispielsweise wenigstens teilweise in
Richtung der Längsachse 67 verläuft. In die Eingriffsnut 83
greift ein Eingriffskörper 84 ein, der mit einer Regelstange
82 verbunden ist. Die Regelstange 82 erstreckt sich im
Innern des Gehäuses 70 der Brennstoffeinspritzpumpe 2,
versetzt zum Regelelement 80, entlang einer quer zur
Längsachse 67 verlaufenden Querachse 68. Der Eingriffskörper
84 ist beispielsweise in Form eines Kugelkopfes oder eines
Stiftes ausgebildet und steht von einer Außenfläche 88 der
Regelstange 82 ab. Der Eingriffskörper 84 greift in die
Eingriffsnut 83 des Regelelements 80 ein, um bei einer
Verschiebung der Regelstange 82 eine Drehung des
Regelelements 80 und des Pumpenkolbens 55 zu bewirken.
Die Regelstange 82 ist im Innern des Gehäuses 70 der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 mittels zwei Lagern 91, 92,
beispielsweise Gleitlagern, gelagert. Wie in der Fig. 3
dargestellt ist, ist die Regelstange 82 mit ihrem linken
Ende 93 an einer Membran 94 einer Verstelleinrichtung 90
befestigt. Die Membran 94 trennt zwei Druckräume druckdicht
voneinander. Im folgenden wird der in Fig. 3 links der
Membran 94 dargestellte Druckraum als Anschlußdruckraum 96
und der in der Fig. 3 rechts der Membran 94 dargestellte
Druckraum als Stelldruckraum 97 bezeichnet. Der
Anschlußdruckraum 96 ist über einen Impulsdruckanschluß 99
mit einer Impulsdruckleitung 100 verbunden. Der
Stelldruckraum 97 ist beispielsweise über eine im
Stelldruckraum 97 vorgesehene Öffnung 101 und über einen an
der Öffnung 101 vorgesehenen Filter 102 im Gehäuse 70 mit
einem in der Fig. 3 nicht dargestellten Anschluß
beispielsweise mit der Atmosphäre verbunden. Wie im
Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellt ist, kann die
Öffnung 101 aber auch über einen nicht näher dargestellten
Anschluß mit einer Startdruckleitung 104 verbunden werden,
die zu einer Starteinrichtung 105 führt, deren Aufgabe und
Funktion an späterer Stelle des Ausführungsbeispiels näher
erläutert wird.
Zur Anbindung der Regelstange 82 an die Membran 94 ist
beidseitig der Membran 94 ein Anschlußstück 106 angebracht,
das mit einem im Stelldruckraum 97 gelegenen Endstück der
Regelstange 82 verbunden ist. An einer dem Regelelement 80
zugewandten Seite des Anschlußstücks 106 ist ein
Bimetallscheibenpaar 107 vorgesehen, das einen Endbereich
der Regelstange 82 umfaßt und von einem Federteller 108
mittels einer Druckfeder 109 an das Anschlußstück 106
angedrückt wird. Das Bimetallscheibenpaar 107 setzt sich aus
beispielsweise zwei miteinander verbundenen Metallscheiben
zusammen, die einen unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei einer Erwärmung
der Metallscheiben verbiegen sich diese, so daß die
Druckfeder 109 zusammengeschoben, beziehungsweise stärker
belastet wird. Die Druckfeder 109 stützt sich über den
Federteller 108 und das Bimetallscheibenpaar 107 mit dem
Anschlußstück 106 an einer Seite der Membran 94 und an der
gegenüberliegenden Seite über einen Stützring 110 an einem
Absatz 103 ab. Der Absatz 103 ist im Bereich des in Fig. 3
links dargestellten Lagers 91 im Stelldruckraum 97
ausgebildet. Die Membran 94 wird von der Druckfeder 109
derart beaufschlagt, das diese bei etwa gleich großen
Drücken im Anschlußdruckraum 96 und im Stelldruckraum 97 mit
dem im Anschlußdruckraum 96 liegenden Anschlußstück 106 an
einer in den Anschlußdruckraum 96 hineinragenden
Leerlaufeinstellschraube 111 anliegt.
Bei einer Druckbeaufschlagung des Anschlußdruckraums 96 mit
höherem Druck als dem im Stelldruckraum 97 herrschenden
Umgebungsdruck, wird die Membran 94 entgegen der Kraft der
Druckfeder 109, in der Fig. 3 nach rechts bewegt, so daß
das im Anschlußraum 96 liegende Anschlußstück 106 von einem
in den Anschlußdruckraum 96 hineinragenden Ende der
Leerlaufeinstellschraube 111 abhebt. Bei sich bewegender
Membran 94 wird die mit der Membran 94 verbundene
Regelstange 82 nach rechts verschoben, wobei der
Eingriffskörper 84 das Regelelement 80 entgegen dem
Uhrzeigersinn dreht und den in Fig. 2 dargestellten
Pumpenkolben 55 dreht, um dadurch die Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 zu erhöhen. Bei nachlassender
Druckdifferenz verschiebt die Druckfeder 109 die Membran 94,
so daß die Regelstange 82 wieder in ihre Ausgangsstellung
gelangt, beziehungsweise das Anschlußstück 106 an der
Leerlaufeinstellschraube 111 anliegt. Durch Hinein- oder
Herausschrauben der Leerlaufeinstellschraube 111 kann daher
eine Einstellung der Mindestfördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe 2, beziehungsweise eine Einstellung
der Leerlaufdrehzahl der Zweitakt-Brennkraftmaschine
erfolgen.
Das zweite Lager 92 ist an einem in der Fig. 3 rechts
dargestellten Ende 95 der Regelstange 82 im Gehäuse 70 der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 untergebracht und wird von einer
schraubbaren Lagerhülse 112 gehalten. Hierzu hat die
Lagerhülse 112 an ihrer Außenfläche ein Außengewinde, um
gehäusefest in ein Innengewinde des Gehäuses 70
eingeschraubt zu werden, das sich von einer Stirnfläche 114
des Gehäuses 70 in Richtung des Regelelements 80 über das
Lager 92 hinaus erstreckt. Im eingeschraubten Zustand der
Lagerhülse 112 liegt dabei ein Abschlußstück 116 der
Lagerhülse 112 an der Stirnfläche 114 am Gehäuse 70 an,
wobei zwischen dem in Fig. 3 rechts dargestellten Ende 95
der Regelstange 82 und einer der Regelstange 82 zugewandten
Innenwand 117 der Lagerhülse 112 ein axialer Freiraum 118
ausgespart bleibt. Der axiale Freiraum 118 ist erforderlich,
um eine Bewegung der Regelstange 82 entlang der Querachse 68
zu ermöglichen. In den Freiraum 118 ragt eine in ein Gewinde
des Abschlußstücks 116 der Lagerhülse 112 eingeschraubte
Einstellschraube 119, die von einer Kontermutter 120 am
Abschlußstück 116 der Lagerhülse 112 verdrehsicher gehalten
wird. Die Einstellschraube 119 ist vorgesehen, um eine
maximale Verschiebung der Regelstange 82 in Richtung der
Querachse 68 zu begrenzen, die bei einer maximalen
Druckbeaufschlagung im Anschlußdruckraum 96 auftritt. Bei
der maximalen Druckbeaufschlagung im Anschlußdruckraum 96
wird die Regelstange 82 in Fig. 3 und 4 nach rechts
verschoben, bis die Regelstange 82 mit einer Stirnfläche 98
mit ihrem rechten Ende 95 an der Einstellschraube 119
anstößt, so daß durch Hinein- oder Herausschrauben der
Einstellschraube 119 der maximal verschiebbare Weg der
Regelstange 82, die maximale Verdrehung des Regelelements 80
und damit eine maximale Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe 2, einstellbar ist.
Bei einer Erwärmung des Bimetallscheibenpaares 107 erfolgt
eine Verkürzung der Einspannlänge der Druckfeder 109,
wodurch sich eine erhöhte Federkraft der Druckfeder 109
ergibt, so daß ein größerer Druckunterschied zwischen
Überdruck im Anschlußdruckraum 96 und Umgebungsdruck im
Stelldruckraum 97 notwendig ist, um die Regelstange 82 zu
verschieben. Das Bimetallscheibenpaar 107 bewirkt bei
steigender Temperatur im Anschlußdruckraum 96,
beispielsweise aufgrund einer Temperaturerhöhung im
Innenraum 10 des Kurbelgehäuses 11 (Fig. 1) oder bei
steigender Temperatur im Stelldruckraum 97, beispielsweise
aufgrund steigender Umgebungstemperatur, eine verringerte
Verschiebung der Regelstange 82 bei gleichbleibendem
Druckunterschied im Anschlußdruckraum 96 und Stelldruckraum
97, so daß entsprechend weniger Brennstoff von der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 zum Brennstoffeinspritzventil 3
gefördert wird.
Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Stelldruckraum 97 ist im
Ausführungsbeispiel mittels eines nicht näher dargestellten
Anschlusses am Gehäuse 70 der Brennstoffeinspritzpumpe 2 mit
der in Fig. 1 dargestellten Starteinrichtung 105 verbunden.
Die Starteinrichtung 105 ist über eine Anschlußdruckleitung
115 an das Ansaugrohr 9 stromabwärts einer Drosselklappe 20
angeschlossen. Die Drosselklappe 20 dient bekanntermaßen zur
Leistungsregelung der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 und ist
um eine Welle verschwenkbar im Ansaugrohr 9 gelagert. Die
Drosselklappe 20 kann beispielsweise mittels eines nicht
näher dargestellten Gestänges, beispielsweise mit einem
Gaspedal oder mit einem Gashebel, betätigt werden. Die
Starteinrichtung 105 wird nur in der Kaltstartphase der
Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 beispielsweise manuell
zugeschaltet, um den sich beim Betrieb der Zweitakt-
Brennkraftmaschine 4 im Ansaugrohr 9 einstellenden
Unterdruck über die Anschlußdruckleitung 115 zur
Starteinrichtung 105 und von dieser über die
Startdruckleitung 104 dem Stelldruckraum 97 der
Verstelleinrichtung 90 zuzuführen. Durch den anstelle des
Umgebungsdrucks im Stelldruckraum 97 herrschenden Unterdruck
ergibt sich folglich eine höhere Druckdifferenz zwischen dem
Überdruck im Anschlußdruckraum 96 und dem Unterdruck im
Stelldruckraum 97, wodurch die Regelstange 82 stärker
ausgelenkt wird, so daß bei betätigter Starteinrichtung 105
die Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe 2 erhöht wird.
Nach der beim Betrieb einsetzenden Erwärmung der Zweitakt-
Brennkraftmaschine 4 kann die Starteinrichtung 105 wieder
abgeschaltet werden. Beim Abschalten der Starteinrichtung
105 wird die Startdruckleitung 104 zur Umgebung geschaltet,
so daß sich wieder Umgebungsdruck im Stelldruckraum 97
einstellt, der die Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe
2 nach der Kaltstartphase verringert.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, führt die
Impulsdruckleitung 100 zu einer Steueröffnung 125. Die
Steueröffnung 125 ist aus der Zylinderinnenwand 41 des
Zylinders 5 ausgenommen. Korrespondierend zur Steueröffnung
125 ist aus einer Kolbenumfangswandung 126 des Kolbens 6
eine Kolbenöffnung 127 ausgenommen, die eine Verbindung zum
Innenraum 10 des Kurbelgehäuses 11 hat. Bei einer bestimmten
Stellung des Kolbens 6 im Zylinder 5 münden die
Steueröffnung 125 und die Kolbenöffnung 127 ineinander, so
daß der Innendruck im Innenraum 10 des Kurbelgehäuses 11
über die Impulsdruckleitung 100 dem Anschlußdruckraum 96 der
Verstelleinrichtung 99 zugeführt wird. Da der Kolben 6 bei
der Aufwärtsbewegung in Richtung seines oberen Totpunktes
(OT) einen Unterdruck im Innenraum 10 des Kurbelgehäuses 11
erzeugt, der nicht dem Anschlußdruckraum 96 zugeführt werden
soll, ist ein Ventil 128 erforderlich, welches den
Unterdruckanteil des pulsierenden Innendrucks im
Kurbelgehäuse 11 abschneidet. Das Ventil 128 ist
beispielsweise in der Impulsdruckleitung 100 angeordnet und
nimmt bei Überdruck in der Impulsdruckleitung 100 bei der
nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 6 in Richtung
seines unteren Totpunktes (UT) eine Offenstellung ein und
ist ansonsten geschlossen. Durch geeignete Wahl der Lage der
Steueröffnung 125 im Zylinder 5 kann ein bestimmter Bereich
des Innendruckes im Kurbelgehäuse 11, beispielsweise 150 bis
600 vor dem Erreichen des unteren Totpunktes (UT) des
Kolbens 6 ausgewählt und über die Steueröffnung 125 und die
Impulsleitung 100 dem Anschlußdruckraum 96 zugeführt werden.
Der dem Anschlußdruckraum 96 zugeführte Überdruck des
Kurbelgehäuses 11 übersteigt den Umgebungsdruck im
Stelldruckraum 97, so daß die Membran 94 der
Verstelleinrichtung 90 in Richtung des Druckgefälles bewegt
wird. Die bewegte Membran 94 verschiebt die Regelstange 82,
in Fig. 3 und 4 nach rechts, wobei das Regelelement 80
gedreht wird. Mittels einer parallel zum Ventil 128
geschalteten Drossel 129, die beispielsweise den Druck in
der Impulsdruckleitung 100 regelt und einer zweiten, vor dem
Ventil 128 geschalteten Drossel 130 kann eine Feindosierung
der Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe 2 durchgeführt
werden. Da nur der Druckunterschied zwischen dem Überdruck
im Kurbelgehäuse 11 und dem Umgebungsdruck zur Steuerung der
Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe 2 herangezogen
wird, kann der Einfluß sich ändernden Umgebungsdrucks,
beispielsweise aufgrund einer geodätischen Höhenänderung,
durch eine entsprechende Änderung der Fördermenge der
Brennstoffeinspritzpumpe 2 kompensiert werden. Die Auswahl
der Lage der Steueröffnung 125 im Zylinder 5,
beziehungsweise der Lage der korrespondierend angeordneten
Kolbenöffnung 127 hat derart zu erfolgen, daß ein weite
Betriebsbereiche der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4
kennzeichnender Innendruck im Kurbelgehäuse 11 gefunden
wird, bei dem durch die stets optimal angepaßte Fördermenge
der Brennstoffeinspritzpumpe 2 ein einwandfreies
Betriebsverhalten der Zweitakt-Brennkraftmaschine 4 mit
optimaler Verbrennung und geringen Abgasemissionen möglich
ist. Dabei hat sich herausgestellt, daß dies mit einer
Steueröffnung 125 möglich ist, die etwa im Umfangsbereich
des Ansaugrohres 9 aus der Zylinderinnenwand 41 ausgenommen
wird. Gegebenenfalls ist es auch vorteilhaft, mehrere
Steueröffnungen an verschiedenen Stellen der
Zylinderinnenwand 41 vorzusehen, die beispielsweise entlang
einer gemeinsamen Linie angeordnet sind, um von einer
gemeinsamen Kolbenöffnung oder auch mehreren Kolbenöffnungen
angesteuert zu werden. Es ist auch denkbar, mehrere
Steueröffnungen in der Zylinderinnenwand 41 vorzusehen,
welche teilweise zeitgleich oder auch nacheinander von
korrespondierend vorgesehenen Kolbenöffnungen angesteuert
werden können.
Die Fig. 4 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzvorrichtung 1 mit
Brennstoffeinspritzpumpe 2, wobei alle gleichen oder
gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen der
Fig. 1 bis 3 gekennzeichnet sind. Abweichend gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, ist die
Druckfeder 109 in Fig. 4 im Bereich des rechten Endes 95
der Regelstange 82 untergebracht. Ohne die Lagerhülse 112
des ersten Ausführungsbeispiels zu verwenden, ist das rechte
Lager 92 in einer im Gehäuse 70 vorgesehen Lagerausnehmung
137 untergebracht. Mit dem rechten Ende 95 der Regelstange
82 ist ein Federteller 135 verbunden, an dem sich die
Druckfeder 109 abstützt. Die Druckfeder 109 ist in einer
gestuften Hülse 132 untergebracht, die mit einem
Außengewinde in ein sich von der Stirnfläche 114 des
Gehäuses 70 der Brennstoffeinspritzpumpe 2 bis zum rechten
Lager 92 erstreckendes Innengewinde eingeschraubt wird. Die
Druckfeder 109 umfaßt teilweise die in der Hülse 132
untergebrachte Einstellschraube 119 und stützt sich mit
einem Stützring 131 gegen das Bimetallscheibenpaar 107 ab,
das gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in einem von
der Hülse 132 und von einem Einschraubteil 138 der Hülse 132
gebildeten Innenraum 136 untergebracht ist. Das
Bimetallscheibenpaar 107 stützt sich gegen das
Einschraubteil 138 ab, das zum Beispiel mittels eines
Innengewindes in die Hülse 132 eingeschraubt wird. Die
Einstellschraube 119 ist ebenfalls in ein am Einschraubteil
138 vorgesehenes Innengewinde eingeschraubt und mittels
einer Kontermutter 120 verdrehsicher gehalten. Wie im ersten
Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Federteller 135 und der
Einstellschraube 119 ein Freiraum 118 vorhanden, der eine
Verschiebung der Regelstange 82 ermöglicht. Der Freiraum 118
kann durch Hinein- oder Herausschrauben der Einstellschraube
119 verändert werden, so daß mittels der Einstellschraube
119 die maximale Verschiebung der Regelstange 82 einstellbar
ist.
Claims (8)
1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Zweitakt-
Brennkraftmaschine, mit einer Brennstoffeinspritzpumpe, die
einen über ein Antriebselement von einer in einem
Kurbelgehäuse der Zweitakt-Brennkraftmaschine
untergebrachten Kurbelwelle angetriebenen und in einem
Pumpenzylinder längsverschiebbar geführten Pumpenkolben hat,
der mit seiner Endstirnfläche einen Pumpenarbeitsraum
begrenzt und der an seiner Mantelfläche eine schräg
verlaufende Steuerkante aufweist, die den aus dem
Pumpenarbeitsraum zu einem Brennstoffeinspritzventil
geförderten Brennstoff steuert, das den Brennstoff direkt in
einen Brennraum der Zweitakt-Brennkraftmaschine einspritzt,
wobei die Fördermenge der Brennstoffeinspritzpumpe durch
Verdrehen des Pumpenkolbens mittels eines mit dem
Pumpenkolben verbundenen Regelelements erfolgt, das über
eine in einem Gehäuse der Brennstoffeinspritzpumpe
untergebrachte und mit dem Regelelement verbundene
Regelstange von einer Verstelleinrichtung betätigbar ist,
die eine Membran hat, welche zwei Druckräume voneinander
trennt und mit welcher die Regelstange verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (90) mit
dem in dem Kurbelgehäuse (11) der Zweitakt-
Brennkraftmaschine (2) herrschenden Innendruck beaufschlagt
wird.
2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (90) über eine
Impulsdruckleitung (100) an eine aus einer Zylinderinnenwand
(41) ausgenommenen Steueröffnung (125) eines Zylinders (5)
der Zweitakt-Brennkraftmaschine (4) anschließbar ist, welche
bei Überdeckung mit einer aus einer Kolbenumfangswandung
(126) eines Kolbens (6) der Zweitakt-Brennkraftmaschine (4)
ausgenommenen Kolbenöffnung (127), die zum Kurbelgehäuse
(11) hin offen ist, zeitweise eine Druckverbindung zum
Innendruck im Kurbelgehäuse (11) herstellt.
3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Impulsdruckleitung (100) ein
Ventil (128) vorgesehen ist, das bei Überdruck im
Kurbelgehäuse (11) zur Verstelleinrichtung (90) hin öffnet.
4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Drosseln (129, 130) in
der Impulsdruckleitung (100) angeordnet sind.
5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Drosseln (129, 130)
druckregelbar ausgebildet ist.
6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Verstelleinrichtung (90) eine
Druckfeder (109) vorgesehen ist, deren Federkraft von einem
Bimetallelement (107) änderbar ist.
7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein von der Membran (94) begrenzter
Druckraum (97) über eine Druckverbindung (104, 115) an ein
Ansaugrohr (9) der Zweitakt-Brennkraftmaschine (4)
anschließbar ist.
8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Starteinrichtung (105) vorgesehen
ist, welche wahlweise eine Druckverbindung des Druckraums
(97) mit dem Druck im Ansaugrohr (9) oder mit dem
Umgebungsdruck herstellt.
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