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Brennstoff-Einspritzvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung
für Brennkraftmaschinen mit Füllungssammler und einem vom Brennstoffdruck selbst
geöffneten Einspritzventil, das bis zum Beginn der Einspritzung durch den Brennstoffdruck
selbst verriegelt gehalten wird, und besteht darin, daß der das Einspritzventil
verriegelnde Brennstoffdruck vor der Einspritzung einen Steuerkolben anhebt und
dabei eine Feder spannt, welche das Einspritzventil am Ende der Einspritzung mittels
des Steuerkolbens schließt. Das Einspritzventil kann zu Beginn der Einspritzung
durch den Brennstoffdruck bis zur Berührung mit dem Steuerkolben angehoben und von
der Feder geschlossen werden, sobald der im Düsenvorraum auf die Nadel wirkende
Druck im Verlauf der Einspritzung einen bestimmten Mindestwert unterschritten hat.
Vorteilhafterweise ist der Steuerkolben gleichachsig mit dem Einspritzventil angeordnet
und weist in dem der Wirkung des Druckmittels ausgesetzten Steuerraum eine größere
Querschnittsfläche auf als das Einspritzventil. Der Steuerkolben und die Schließfeder
können auch außerhalb des Gehäuses und der Achse des Einspritzventils angeordnet
sein und auf einen mit dem Einspritzventil verbundenen Hebel einwirken.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und es zeigen Abb. i einen Schnitt durch eine nach der
Erfindung gebaute Brennstoff-Einspritzvorrichtung und Abb. 2 und 3 abgeänderte Ausführungsformen
dieser Vorrichtung.
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Abb. q. zeigt den Steuervorgang der Nadeleröffnung, wobei der Hub
der Brennstoffnadel und des Speicherkolbens als Funktion der Zeit dargestellt sind.
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Nach Abb. i weist das Brennstoffventil i ein Einspritzorgan 2 auf,
welches mittels eines Steuerkolbens 3 durch eine Feder q. belastet wird. Die Feder
q., deren Vorspannung verstellt werden kann, wird durch den Anschlag 6 des Federtellers
5 abgestützt. Zwischen dem Anschlag 6 und dem unteren Federteller 7 ist ein einstellbarer
Spielraum x vorgesehen, welcher den Hub der Nadel 2 bestimmt. Im unteren Teil des
Brennstoffventils befindet sich ein Druckraum 8, der nach oben durch den erweiterten
Schaft und nach unten durch die Dichtungsfläche g des Einspritzorgans 2 abgeschlossen
ist. Unter dem Ventilsitz 28 befindet sich ein Kanal io, der durch Bohrungen ii
mit dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Das obere Ende
der Nadel 2 schließt den Steuerraum 12 nach unten ab und wird vom Steuerkolben 3,
der den Steuerraum i2 nach oben abschließt, nach unten gedrückt. Der Druckraum 8
ist durch eine Leitung 13 mit einem Drucksammler r¢ verbunden, der über ein Rückschlagventil
15 an die mit dem Steuerraum 12 verbundene Brennstoffleitung 16 angeschlossen ist.
Der Brennstoff wird von der Brennstoffpumpe 17 aus der Saugleitung 18 angesaugt
und durch den vom Exzenter 2o über die Rolle 2i angetriebenen Kolben
ig
nach den Verwendungsstellen gedrückt. Die von der Brennstoffpumpe 17 geförderte
Brennstoffmenge wird durch ein regelbares Saugventil 22 abgemessen, das in Abhängigkeit
von der gewünschten Füllung unter dem Einfluß des nicht gezeichneten, auf den Stößel
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wirkenden Reglers früher oder später geöffnet bzw. geschlossen wird. DasEntlastungsventil2g
leitet die Einspritzung ein, sobald es durch den Stößel 30 und den Hebel
31 aufgestoßen wird, derart, daß der Öldruck aus der Leitung 16 und aus dem Steuerraum
12 durch die Leitung32 entweichen kann. Der Hebeldrehpunkt 33 ist verstellbar, damit
der Zeitpunkt des Einspritzbeginnes geändert werden kann.
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Die Brennstoff-Einspritzvorrichtung arbeitet wie folgt: Das Exzenter
2o dreht sich gleichmäßig im Sinne des Pfeiles 26 und beeinflußt dabei über eine
Rolle 21 den Kolben ig der Brennstoffpumpe 17. Zu Beginn des Druckhubes des Kolbens
ig wird erst, je nach der Füllung, ein Teil des im vorhergehenden Saughub durch
die Leitung 18 in den Druckraum 27 angesaugten Brennstoffes durch das unter dem
Einfluß des Reglers stehende Saugventil22 wieder in die Saugleitung zurückgestoßen.
Das Entlastungsventi129 ist dabei geschlossen. Sobald auch das Saugventil22 geschlossen
wird, beginnt die Förderung durch die Druckleitung 16 nach dem Steuerraum 12 und
nach dem Druckspeicher 14. Im Steuerraum 12 wird infolge des hohen Druckes, mit
welchem der Brennstoff angeliefert wird, einerseits die Nade12 fest auf ihren Sitz
gepreßt und andererseits der Steuerkolben 3, den Druck der Feder q. überwindend,
angehoben. Die Nadel-- wird somit lediglich durch den Brennstoffdruck verriegelt.
Der über das Rücksch,agventil15 in den Drucksammler geflossene Brennstoff wird hier
infolge seiner Zusammendrückbarkeit unter Druck aufgespeichert. Da der im Steuerraum
i2 herrschende Brennstoffdruck auf eine größere Fläche der Nadel 2 wirken kann als
der im Raum 8 vorhandene Brennstoffdruck, wird die Brennstoffnadel n fest auf ihren
Sitz gedrückt, obschon die Feder q., nachdem der Steuerkolben 3 durch den im Steuerraum
12 herrschenden Brennstoffdruck angehoben wurde, nicht mehr auf die Ventilnadel
-- drücken kann. Der durch die Brennstoffpumpe 17 im ersten Teil ihres Förderhubes
geförderte Brennstoff bewirkt somit die Verriegelung der Brennstoffnadel a, die
Ladung des Brennstoffspeichers 14. und das Anheben des Steuerkolbens 3. Während
des Arbeitshubes des Pumpenkolbens ig wird gleichzeitig durch die Rolle 21 und den
Hebel 31 der Stöße13o angehoben, der das Entlastungsventi129 aufstößt, sobald er
damit in Berührung kommt. Die Förderung der Brennstoffpumpe wird beim Öffnen des
Entlastungsventils 29 plötzlich unterbrocken, und der Druckraum 27 der Brennstoffpumpe
sowie der durch die Leitung 16 damit verbundene Steuerraum 12 werden schlagartig
entlastet, so daß die Nadel 2 unter dem Einfluß des im Speicher 14. und im Druckraum
8 wirkenden Brennstoffdruckes und der im Steuerraum 12 eingetretenen Entlastung
in die Höhe schnellt, wodurch der im Sammler 14 unter Druck aufgespeicherte Brennstoff
durch den Kanal zo und die Bohrungen ii in den Arbeitsraum der Brennkraftmaschine
ausströmt.
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Durch die schlagartige Entlastung des Raumes 12 schnellt die Nadel
a unter der Wirkung des Brennstoffes im Raum 8 entsprechend der Kurve b in die Höhe.
Sozusagen im gleichen Moment, in welchem die Brennstoffnadel-- die Aufwärtsbewegung
beginnt, wird der Kolben 3 unter der Wirkung der Feder q. nach unten gedrückt (Kurve
a). Vom Punkt A- an wird dadurch die Bewegung der Nadel e gebremst, kann aber infolge
der Wirkung des Brennstoffhöchstdruckes noch den vollen Hub erreichen (Punkt B),
bis der Druck im Raum 8 einen der Feder q. entsprechenden Wert einnimmt (Punkt C).
Von diesem Punkt C an überwiegt die Kraft der Feder q. und bringt die Nadel 2 gemäß
der Kurve c zum Schließen. Die Bewegungen der Nadel?, sowie des Kolbens 3
werden annähernd gleichzeitig eingeleitet. Da der Kolben 3 schwerer ist als die
Nadel 2, wird er langsamer sinken (Kurve a), als die Nadel 2 steigt (Kurve b), so
daß ein Geschlossenbleiben der Nadel 2 nicht eintritt.
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Um die Bewegung der Organe 2 und 3 zu regeln, ist eine Drosselung
34. in der Zuleitung nach dem Speicherraum 12 vorgesehen. Der im Speicher 14. unter
Druck angesammelte Brennstoff kann sich infolge des Rückschlagventils 15 nicht nach
dem Druckraum 27 hin entspannen.
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Durch die Belastung im Steuerraum 12 legt sich der Steuerkolben 3
auf die Nadel 2 und überträgt dadurch den Druck der Feder q. auf das Ölpolster im
Raum B. Sobald in demselben der Druck auf einen bestimmten Mindestwert gesunken
ist, auf welchen der Druck der Feder q. abgestimmt ist, so schließt die Nadel 2,
und die Brennstoffeinspritzung ist beendigt.
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Der Saughub der Brennstoffpumpe vollzieht sich in bekannter Weise.
Die Menge des eingespritzten Brennstoffes wird somit durch das frühere oder spätere
Schließen des Saugventils 22 bestimmt. Durch die Verstellung des Drehpunktes 33
des Hebels 31 kann das Öffnen des Entlastungsventils 29 in bezug auf den
Kurbelkreis verschoben werden, wodurch der Zeitpunkt des Einspritzbeginnes verändert
wird.
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Das in Abb. 2 dargestellte Brennstoffeinspritzventil unterscheidet
sich von demjenigen der Abb. i dadurch, daß der Steuerkolben 3 nicht in der gleichen
Achse wie die Brennstoffnadel,
sondern außerhalb derselben angeordnet
ist und auf einen Hebel q.o einwirkt, der unter der Wirkung der Feder q. die Nadel
2 am Schlusse der Einspritzung auf ihren Sitz drückt. Der Steuerraum 12 über der
Nadel 2 ist durch einen mit ihm verbundenen zweiten Steuerraum 36 unter dem Steuerkolben
3 ergänzt. Auch in diesem Fall kann die Feder q. nur dann einen Druck auf die Nadel
e ausüben, wenn die Leitung 16 entlastet ist und der Steuerkolben 3 infolgedessen
in seiner untersten Lage 'sich befindet. Steht die Leitung 16 unter Druck, so wird
die Nadel e durch den Brennstoffdruck verriegelt.
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Die in Abb.3 dargestellte Brennstoff-Einspritzvorrichtung ist mit
zwei Einspritzventilen versehen und eignet sich besonders für die untere Zylinderseite
von doppeltwirkenden Brennkraftmaschinen. Die beiden Einspritzventile haben einen
gemeinsamen Drucksammler 1q., ein gemeinsames Rückschlagventil 15 und zwei Entlastungsventile
2g, welche durch Zwischenschaltung der Rückschlagventile 35 zeitlich unabhängig
voneinander die Einspritzung der zugehörigen Ventile i auslösen können. Das Saugventil
wird in gleicher Weise wie nach Abb. i und 2 an den Pumpenraum 27 angeschlossen
und geregelt. Die in gleicher Weise wie in Abb. i vom Regler beeinflußten Saugventile
sind der Einfachheit halber nicht angegeben.