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Brennstoffeinspritzvornchtung für Brennkraft-, insbesondere Dieselmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraft-, insbesondere
Dieselmaschinen, mit einem am. Arbeitszylinder angebrachten Kolbenverdichter, der
mit Luft aus dem Arbeitszylinder gespeist wird und diese zwecks Verwendung als Einblase-
bzw. Zerstäubungsluft über den im Arbeitlzylinder herrschenden Druck verdichtet,
und mit einer Brennstoffpumpe, welche die Brennstoffladung, gegebenenfalls unter
Vorförderung einer kleinen Brennstoffmenge, zu Zünd- oder anderen Zwecken, im wesentlichen
aber zeitlich zusammenfallend dem von dem Kolbenverdichter erzeugten, nach- Beginn
des Verdichtungshubes des Verdichterkolbens einsetzenden und nach einer offenen
Einspritzdüse (Mischdüse) und durch diese nach dem Brennraum fließenden Einblaseluftstrom
an einer oder mehreren Stellen seines Weges vom Verdichterzylinder zum Brennraum
zudrückt: Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art erfolgt der Vortrieb des Verdichterkolbens
während seines Verdichtungshubes in der Weise, daß der Verdichterkolben, als welcher
ein doppelseitig beaufschlagter Kolben, z. B. ein Stufenkolben, verwendet wird,
auf der einen Seite die Einblaseluft verdichtet, während auf seine andere Seite
die verdichteten Gase oder Luft des Arbeitszylinders drücken und dadurch den äußeren
Antrieb des Verdichterkolbens entlasten oder ganz ersetzen.
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Die Verwendung solcher Kolben bedingt an sich ein Sinken der Spannung
der Gase oder Luft im Arbeitszylinder während des Einspritzv örganges und- stellt
unter Umständen die sichere Entzündung des eingespritzten Brennstoffes in Frage.
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Bei einer anderen Art der oben erwähnten Vorrichtungen werden zwar-
die gespannten Gase- =im Arbeitszylinder zum Vortrieb des Verdichterkolbens während
seines Verdichtungshubes nicht mitverwendet, aber diese Art Vorrichtungen weist
die Eigentümlichkeit auf, daß die Leitung, durch welche neben der offenen Einspritzdüse
das Überströmen der zu verdichtenden. Einblaseluft aus dem Arbeitszylinder in -
den Verdichterzylinder stattfindet, ein Rückschlagventil enthält, das sich nach
erfolgter Überströmung selbständig schließt. Diese Art der Steuerung der Überströmung
ist nicht zuverlässig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun die an sich bekannte Verwendung
eines während seines Verdichtungshubes nur durch die äußere Steuerung -vorgetriebenen
Verdichterkolbens mit der an sich bekannten Verwendung von durch den Verdichterkolben
gesteuerten Lufteinlaßschlitzen zu dem Zwecke vereinigt, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
zu schaffen, welche die angegebenen Mängel nicht besitzt.
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Ferner werden erfindungsgemäß dadurch, daß die von der Brennstoffpumpe
gespeiste Brenstoffleitung in Gestalt einer offenen Düse an einen der den Übergang
vom Verdichterzylinder zur Einspritzdüse (Mischdüse) vermittelnden Querschnitte
des Einblasekanals an einer Stelle einmündet, an
welcher infolge
einer Querschnittverminderung die Einblaseluft bereits mit erhöhter Geschwindigkeit
hindurchfließt, bereits verhältnismäßig niedrige Drücke in der Brennstoffpumpe und
in der Brennstoffdruckleitung zur Einspritzung verwendbar gemacht, und es wird eine
gifte Zerstäubung des Brennstoffes erreicht.
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Auch kann man den Verdichterkolben so gestalten, daß er an seiner
inneren Seite einen Ventilkegel trägt, der sich am Ende. des Einblasevorganges auf
eine als zugehöriger Ventilsitz ausgebildete Stelle der Wandung des Einblasekanals
setzt, die so gewählt ist, daß, sobald der Ventilkegel und der. Ventilsitz sich
berühren, auch die Mündung der Brennstoffdruckleitung abgeschlossen wird und kein
Brennstoff mehr aus der -Brennstoffleitung in den Arbeitszylinder gelangen kann.
Dadurch wird das Nachtropfen des Brennstoffes nach Beendigung des Einblasevorganges
verhindert.
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Die Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Es ist Abb. z ein senkrechter Schnitt durch das obere Ende des.Zylinders
.einer Brennkraftmaschine mit einer Brenngtoffeinspritzv orrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in schematischer Darstellung und unter Weglassung von für das Verständnis
unwesentlichen Einzelheiten.
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Die Abb.2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch die Einspritzvorrichtung:
und ihren Antrieb nach einer zweiten Ausführungsform.
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Gleichartige oder dem gleichen Zweck dienende Teile haben in beiden
Abbildungen gleiche Bezugsziffern erhalten: Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb.
i drückt der auf. der Steuerwelle i uranlaufende Nocken 2 in einem bestimmten Augenblicke
der Bewegung des Arbeitskolbens 25 mittels einer Rolle q. einen Hebel 5, der um
den z. B. in einer Konsole 33 des . Gehäuses 23 gelagerten Bolzen 3 drehbar ist,
nach abwärts. Der Hebel 5 drückt mittels der Triebstange 9 auf den Verdichterkolben
io und mittels der Triebstange 17 und der an ihrem oberen Ende gelagerten
Rolle 16 auf den Brennstoffpumpenkolben i8. Da der Hebel 5 auf den Kol-Nen io mit
einem längeren Arm einwirkt, wird dieser eine größere Hubbewegung ausführen als
der Brennstoffpumpenkolben i8. Rückholfedern 6, 1i und 19 bewirken; daß der
Hebel 5 und die Kolben io und i8 stets das Bestreben haben, in ihre gezeichnete
Anfangslage zurückzukehren. Die Triebstange 17 ist mit dem Brennstoffpumpenkolben
i8 gelenkig verbunden und kann z. B. vom nicht dargestellten Regler der Maschine
mittels. des Gestänges 34., 35 so verschwenkt werden, daß der Berührungspunkt zwischen
der Rolle 16 und dem Hebel 5 von der Drehachse des letzteren verschiedene Entfernungen
annimmt. Bei verschiedenen Einstellungen der Triebstange 17 und der Rolle
16 zum Hebel 5 wird der Brennstoffpumpenkolben i8 bei gleichbleibendem Ausschlag
des Hebels 5 und gleichbleibendem Hube des Verdichterkolbens io verschieden große
Brennstoffmengen fördern. Auf diese Weise kann die Leistung der Maschine geregelt
werden.
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Der Vorgang 'bei der Einführung des Brennstoffes in den Arbeitszylinder
der Maschine ist folgender: Der Raum 13 füllt sich während der Aufwärtsbewegung
des Arbeitskolbens 25 teils durch die offene Einspritzdüse (Mischdüse)
15, teils durch die vom Kolben io am Ende seines Aufwärtshubes freigelegte
Mündung des Kanals 14 rnit Luft aus dem Arbeitszylinderräum 2q.. Dabei ist unter
Luft der gasförmige Inhalt des-Arbeitszylinders zu verstehen,-ob dieser nun aus
reiner Luft besteht oder auch noch andere Bestandteile, z. B. Verbrennungsgase oder
Dämpfe, enthält. -Wenn darauf der Nocken 2 den Hebel 5, der die Kolben io und 18
in Bewegung setzt,, abwärts drückt, so- schließt der Verdichterkol= ben io im Verlaufe
der Bewegung die Einmündung des Kanals iq: in den Raum 13 ab und beginnt die Luft
darin zu verdichten. Sobald die Spannung der Luft im Raume 13 die Spannung der Luft
im Zylinderraum 2¢ übersteigt, findet ein Abströmen. der Luft aus dem Raum 13 durch
den Einblasekanal 36 und die Düse 15 in den Räum 24 statt. Der Pumpenkolben
iß drückt während des Verlaufes dieses vorbeschriebenenVorganges eine abgemessene
Menge flüssigen Brennstoffes, der bei einer früheren Aufwärtsbewegung des Kolbens
18 aus der Brennstoffleitung 21 angesaugt wurde, nach und nach dtirch den. Kanal
22 und die offene Düse 37_ in den Einbiasekanal 36. Der durch die Düse 37 austretende
Brennstoff wird von der vorbeiströmenden Luft erfaßt, zerstäubt und durch die Düse
15 in den Raum 2q. geblasen, wo er verbrennt.
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Wenn das innere Ende des Kolbens io als Ventilkegel und die gegenüberliegende
Wand des Einblasekanals 36 als zugehöriger Ventil sitz ausgebildet ist, kann die
größte Entfernung der beiden Flächen 'so bemessen werden, daß sich am Ende der Abwärtsbewegung
der Ventilkegel auf den Ventilsitz setzt, dabei die offene Düse 37 der Brennstoffleitung
22 oder die Düse 15 oder beule zugleich -abschließt und dadurch das Nachtropfen
des Brennstoffes nach Beendigung des Einblasevorganges verhindert.
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Zweckmäßigerweise wird. man im Falle die=
ser Anordnung
den Antrieb des Kolbens io so gestalten, daß letzterer nur mit einem gewissen Druck
auf den Ventilsitz gepreßt wird, z. B. durch Einschaltung elastischer Zwischenglieder
in die Antriebsvorrichtung.
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In einem bestimmten Zeitpunkt, der von der Bewegung des Arbeitskolbens
25 abhängt, beginnen die Kolben io und i8 und der Hebel 5 in ihre ursprüngliche
Lage zurückzukehren, und der beschriebene Vorgang wiederholt sich.
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Die Brennstoffleitung 22 kann auch in den Raum 13 oder in die
Düse 15 münden. Die Einspritzdüse"(Mischdüse) kann eine Einloch-oder eine Mehrlochdüse
sein.
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Eine Schraube :2-o ermöglicht es, den Hub des Kolbens i8' nach oben
so zu begrenzen, daß vor Beginn seiner Abwärtsbewegung zwischen der Rolle 16 und
dem Hebel 5 ein Spielraum besteht und die Regelung des Hubes des Kolbens 18 vom
Gestänge 34, 35 aus mit geringen Kraftaufwand betätigt werden kann.
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Eine Schraube 7 begrenzt den Ausschlag des Hebels 5 nach oben. Eine
parallel zur Achse des Kolbens io verstellbare Mutter 12 begrenzt den Halb dieses
Kolbens nach oben. Die Verschlußpfropfen 3i_ und 32 ermöglichen einen leichten Zugang
zu dem Kanal 14, so daß er leicht gereinigt werden kann.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist nur der Antrieb des Verdichterkolbens
io dargestellt. Der Brennstoffpumpenkolben kann hierbei durch eine besondere Antriebsvorrichtung
bewegt werden, so daß eine größere Freiheit für die Gestaltung der gegenseitigen
Verhältnisse ihrer Bewegung gegeben ist.
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Der Verdichterzylinder ist in. einem leicht auswechselbaren Einsatz
26 des Zylinderkörpers 23 untergebracht. Die- durch den Kanal 14 zum Raum 13 strömende
Luft berührt unmittelbar die wassergekühlte Wand Jes Körpers 23 und wird dadurch
gekühlt. Der Einsatz 26 ist vom Kühlwasserraum des Körpers 23 durch eine geschlossene
Wand 23' getrennt und kann entfernt werden, ohne daß das Kühlwasser abgelassen zu
werden braucht.
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Die Einspritzdüse (Mischdüse) 15 und der vor ihr liegende Kanal 27
sind in auswechselbaren Einsätzen des Körpers 26 angebracht.
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Durch Einlegen oder Herausnehmen von Platten 28 zwischen dem Kolben
io und einem an dem Antriebsteil 9 anliegenden Aufsatz 29 des Verdichterkolbens
kann die den Einlaß der Luft aus dem Kanal 14 in den Raum 13 steuernde Kante des
Kolbens io tiefer -oder höher gelegt werden.
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Der Kolben io ist hohl ausgebildet. Durch Einlegen eines entsprechend
zu bemessenden Füllstückes 3o kann die Größe des Hohlraumes und, da dieser einen
Teil des Verdichtungsraumes 13 bildet, auch die Größe des Verdichtungsraumes und
dadurch der erreichbare Höchstdruck. der Einblaseluft auf einfache Weise geregelt
werden.